腫瘍マーカー尿中ジアセチルスペルミン：臨床的有用性、代謝、簡易迅速測定法の研究

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25460714
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 平松 恭子 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, 主席研究員 (80181189)
• 研究分担者: 川喜田 正夫 公益財団法人東京都医学総合研究所, 生体分子先端研究分野, 研究員 (00012740)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ジアセチルスペルミン / 腫瘍マーカー / 尿検査 / 大腸癌 / 肺癌 / イムノクロマト / 癌の早期発見 / 癌のフォローアップ

研究実績の概要

尿中ジアセチルスペルミン(DiAcSpm)は、早期大腸癌等に対して高い陽性検出率を示す無侵襲的でかつ高感度の新規腫瘍マーカーである。本研究は、DiAcSpmを癌の早期発見・早期治療に導く腫瘍マーカー、および、癌のフォローアップや予後予測にも有用な腫瘍マーカーとして確立するとともに、その生合成から尿中への排泄に至る動態を解明することを目的として、遂行されている。
我々は26年度までの研究で、早期大腸癌における尿中DiAcSpmの上昇をもたらす原因が癌組織中におけるDiAcSpmの上昇であることを明らかにし、さらに、肺癌においても尿中DiAcSpmが早期から上昇すること、また、IA期の早期肺癌において、尿中DiAcSpmレベルが病巣の浸潤性を治療前に予測するための予測因子として有効であることを明らかにした。
27年度においては、前年度までの研究をさらに発展させ、大腸癌および肺癌の完全切除例について治療（切除手術）前の尿中DiAcSpm値と術後再発および生命予後との関連について検討した結果、DiAcSpmの治療前値が大腸癌および肺癌の早期再発リスクと関連することを明らかにした。また、その検討の中で、血清CEA値と尿中DiAcSpm値の組み合わせによって予測性能が一層向上することが示唆された。
また、癌化の早期過程におけるDiAcSpm上昇のメカニズムを明らかにする目的で、組織抽出液中のポリアミン代謝活性を精密に測定する方法の開発を進め、安定同位体標識基質の反応を質量分析法によって測定する新規のポリアミン代謝酵素活性測定法を開発し精製酵素を用いて測定系のバリデーションを行い、測定系を確立した。
イムノクロマト法によるDiAcSpm簡易測定系の開発に関しても、測定系の改良を行い、実用可能な性能をもつ測定デバイスを得ることができた。

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

上記のように、全体としては当初の計画に沿って研究が進展しており、有用な知見、有用な産物が得られていると判断している。
イムノクロマト法による簡易DiAcSpm測定系については、ほぼ、当初の目的通り実用可能な性能の測定デバイスが得られたため、今後、検査薬メーカーとの共同により、実用化に向けた新たな開発段階に入ることになる。
一方、癌のフォローアップ指標としての尿中ジアセチルスペルミン（DiAcSpm）の意義に関しては、上記の通り大腸癌および肺癌において、DiAcSpmの治療前値が早期再発リスクと関連することを明らかにすることができた。その検討の中で、予測性能を一段と向上させるための新たな方策が示唆されてきたため、1年間の研究期間延長を申請した。
癌化の早期過程におけるポリアミン代謝の研究に関しては、各種の酵素の測定に必要な同位体標識基質、同位体標識標準物質、測定系の較正用の酵素類等の準備を整えることができ、測定系も確立されたが、DiAcSpm上昇のメカニズムの解明には至らなかった。研究期間延長が承認されたことを受けて、これについても次年度の課題とする。

今後の研究の推進方策

上記の通り、ここまでの研究がおおむね順調に進み、当初の目的はほぼ達成されたと考えている。ただ、期間延長申請の理由の一つとしたDiAcSpmの治療前値と早期再発リスクの関連については、研究の過程で、血清CEA値との組み合わせによって予測性能が一段と向上するという新たな可能性が示唆されてきた。この点を確立するために、集積された臨床および検査データを種々の観点から整理、精査することを28年度の主要な課題とする。
一方、本研究では癌化の初期に腫瘍組織のDiAcSpmが上昇することを明らかにすることができた。しかし、上昇のメカニズムの理解に関して、ポリアミン代謝の解析法を確立することには成功したが、これまで3年間の研究期間の中では、生化学的なメカニズムの解明には至らなかった。研究期間の延長が承認された機会を捉えて、これまでに確立したポリアミン代謝解析法を活用したDiAcSpm合成、分解の研究を進める。

次年度使用額が生じた理由

研究期間を延長し、新たな観点からの研究や、本研究の中で開発された新規の手段を活用して行う実験研究追加する計画となったため、そのために必要な最小限度の経費を次年度に繰り越して使用することとした。

次年度使用額の使用計画

DiAcSpmの予後予測性能の新たな側面を確立するために必要な測定データの集積に必要な分析の経費、および、確立された酵素活性測定条件を利用して多くの検体を処理・測定するための高価な基質等の材料費として、繰り越した予算を活用する計画である。

研究成果

• [雑誌論文] Significant correlation between urinary N1,N12-diacetylspermine and tumor invasiveness in patients with clinical stage IA non-small cell lung cancer (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Horio H, Sakaguchi K, Hiramatsu K, Kawakita M
  • 雑誌名: BMC Cancer 巻: 15 ページ: 65
  • DOI: 10.1186/s12885-015-1068-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Phase I Trial of DFMO Targeting Polyamine Addiction in Patients with Relapsed/Refractory Neuroblastoma (2015)
  • 著者名/発表者名: Saulnier Sholler GL, Gerner EW, Bergendahl G, MacArthur RB, VanderWerff A, Ashikaga T, Bond JP, Ferguson W, Roberts W, Wada RK, Eslin D, Kraveka JM, Kaplan J, Mitchell D, Parikh NS, Neville K, Sender L, Higgins T, Kawakita M, Hiramatsu K, Moriya S, Bachmann AS
  • 雑誌名: Plos One 巻: 10 ページ: e0127246
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0127246
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Urinary N1, N12-diacetylspermine is a non-invasive marker for the diagnosis and prognosis of non-small cell lung cancer (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Sakaguchi K, Horio H, Hiramatsu K, Moriya S, Takahashi K, Kawakita M
  • 雑誌名: Brit. J. Cancer 巻: 115 ページ: 1493-1501
  • DOI: 10.1038/bjc.2015.349
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 大腸癌および非小細胞肺癌の手術前尿中ジアセチルスペルミン値と予後の関連 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平松恭子,高橋祐介,堀尾裕俊,高橋慶一,坂口幸治,森谷俊介,寺岡秀興,斉藤文江,高浜恵美,川喜田正夫
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] 質量分析計と安定同位体標識基質を用いたポリアミン合成系酵素の活性測定法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森谷俊介,寺岡秀興,鮫島啓二郎,平松恭子,川喜田正夫
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会）
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] 手術前尿中N1,N12-ジアセチルスペルミンと非小細胞肺癌の予後 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平松恭子,高橋祐介,堀尾裕俊,高橋慶一,坂口幸治,斉藤文江,高岡恵美,森谷俊介,寺岡秀興,川喜田正夫
  • 学会等名: 日本ポリアミン学会第7回年会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学 松ヶ崎キャンパス(京都市左京区)
  • 年月日: 2015-11-13 – 2015-11-14
• [学会発表] 非小細胞肺癌における尿中ジアセチルスペルミン測定の臨床的意義 (2015)
  • 著者名/発表者名: 掘尾裕俊,高橋祐介,坂口幸治,平松恭子,森谷俊介,寺岡秀興,川喜田正夫
  • 学会等名: 第35回日本分子腫瘍マーカー研究会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-10-05