前立腺癌の過剰診断と過剰治療を回避する糖鎖バイオマーカーの実用化

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H02563
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 大山 力 弘前大学, 医学研究科, 教授 (80282135)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 羽渕 友則 秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00293861) ; 畠山 真吾 弘前大学, 医学部附属病院, 講師 (10400136) ; 坪井 滋 弘前大学, 医学研究科, 研究員 (20526727) ; 盛 和行 弘前大学, 医学研究科, 助教 (40266903) ; 米山 徹 弘前大学, 医学研究科, 助教 (50587649) ; 古家 琢也 弘前大学, 医学研究科, 准教授 (60321965) ; 橋本 安弘 弘前大学, 医学研究科, 准教授 (60322939) ; 飛澤 悠葵 弘前大学, 医学研究科, 助教 (70623768) ; 米山 高弘 弘前大学, 医学部附属病院, 講師 (90374834)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 前立腺癌 / 腫瘍マーカー / 糖鎖

Outline of Annual Research Achievements

S2,6-PSAとは、正常者あるいは前立腺肥大症に多く存在するPSAで、糖鎖末端のシアル酸の結合がα2-6結合であるPSAのことを示す。S2,3-PSAとは、前立腺癌患者に多く存在するPSAで、糖鎖末端のシアル酸の結合がα2-3結合であるPSAのことを示す。我々は、2004年にPSA糖鎖の癌性医変異構造を明らかにし、2014年に測定系を構築し、上記癌性糖鎖PSAの測定が前立腺癌の診断を飛躍的に改善する可能性があることを示した。
そこで、上記癌性糖鎖PSAの商品化を実施すべく、ミュータスワコーｉ30を用いた測定系を開発した。ミュータスワコーｉ30は、プラスチック基板上に微細流路中を配したマイクロチップを用いて、微細流路中で等速電気泳動によるサンプル濃縮を実施し、その後レクチン親和性電気泳動を行うシステムである。本測定系の場合は、S2,6-PSAとS2,3-PSAの分離を行い、遊離型PSA（free PSA）総量に占めるS2,3-PSAの割合を求めた。本年度は、S2,3-PSAの遊離型PSAに占める割合を測定することにより、PSAテストの問題であった特異度の改善（前立腺肥大症と前立腺癌の切り分け）が可能と考え、検討を行った。その結果、現行の前立腺癌のスクリーニング方法であるPSAやフリーPSA（％）を遥かに凌ぐAUC0.8580というデータを得るに至った。
また、前立腺癌の診断におけるLacdiNAc-PSA(PSA-Gi)の意義について臨床検体を用いて検討し、従来のPSA法を遥かに凌駕する診断精度であることを確認した。PSA-Giも従来のPSAに代わって、前立腺癌の診断マーカーとして臨床応用される可能性が高い。また、前立腺癌悪性度判定法としては、PSA-Giを検出するWFAレクチンによる免疫組織化学染色によって、新規判定法を開発して特許申請を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度はS2,3-PSAを定量する新規アッセイ法として、ミュータスワコーｉ30を用いた測定系を開発した。現行の前立腺癌のスクリーニング方法であるPSAやフリーPSA（％）を遥かに凌ぐAUC0.8580というデータが得られ、次年度以降に外部サンプルを用いたvalidation studyが実施可能になった。
また、別のアッセイシステムとしてSPSF法によりLacdiNAc-PSA(PSA-Gi)の意義について臨床検体を用いて検討し、従来のPSA法を遥かに凌駕する診断精度であることを確認した。こちらも外部サンプルを使用したvalidation studyが可能なフェーズに導くことができた。
また、前立腺癌悪性度判定法としては、PSA-Giを検出するWFAレクチンによる免疫組織化学染色によって、新規判定法を開発して特許申請を行った。以上の成果を基に、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

【1】PSA糖鎖の癌性変異を利用した診断マーカーの実用化
平成28年度同様、以下の1)2)3)を継続しつつ、4)の前向き研究の準備を進める。
1)外部サンプルを使用したvalidation study（PSA, % free PSAとの比較）、2)国外の　血清サンプルを使用した国際比較研究（PSA, % free PSAとの比較）3) PSA糖鎖癌性変　異標準分子(S2,3 PSA)の安定供給・検量線作成・汎用キット化、4)前立腺癌スクリーニ　ングにける糖鎖標的新規アッセイシステムの有用性に関する前向き研究：青森県、秋田　県、宮城県、山形県で行っている前立腺癌検診においてTotal PSA、Free/Total PSA
ratio、および糖鎖標的アッセイ法の感度と特異度を評価する
【2】core 2 O-グリカンとその合成酵素(C2GnT)およびWFAレクチンで検出されるLacdiNAcを標的にした悪性度マーカーの実用化：平成28年度同様、以下の検討を行う。1)血清、　尿、精液をサンプルにしたELISA系のアッセイ系樹立　2)C2GnTおよびLacdiNAcと前立腺　癌症例のPSA再発に関する後ろ向き検討:治療前のC2GnT発現を生検標本の免疫組織染色　による判定量系、射出精液、血清、前立腺マッサージ後の尿を用いたELSA系で評価し、　PSA再発との関連性を後ろ向きに検討する。3)active surveillance選択基準としての　　C2GnTおよびLacdiNAcの臨床的意義の確認:active surveillanceを行っている症例に関　して、C2GnTおよびLacdiNAcの発現を生検標本の免疫組織染色による半定量系、射出精　液、血清、前立腺マッサージ後の尿を　用いたELSA系で評価し、検討を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] クイーンズランド大学(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: クイーンズランド大学
• [Int'l Joint Research] Asan Medical Center(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: Asan Medical Center
• [Int'l Joint Research] Sanford Burnham Prebys Institute(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Sanford Burnham Prebys Institute
• [Journal Article] An Automated Micro-Total Immunoassay System for Measuring Cancer-Associated α2,3-linked Sialyl N-Glycan-Carrying Prostate-Specific Antigen May Improve the Accuracy of Prostate Cancer Diagnosis. (2017)
  • Author(s): Ishikawa T, Yoneyama T, Tobisawa Y, Hatakeyama S, Kurosawa T, Nakamura K, Narita S, Mitsuzuka K, Duivenvoorden W, Pinthus JH, Hashimoto Y, Koie T, Habuchi T, Arai Y, Ohyama C.
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 18 Pages: 1-15
  • DOI: 10.3390/ijms18020470
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Wisteria floribunda Agglutinin and Its Reactive-Glycan-Carrying Prostate-Specific Antigen as a Novel Diagnostic and Prognostic Marker of Prostate Cancer. (2017)
  • Author(s): Hagiwara K, Tobisawa Y, Kaya T, Kaneko T, Hatakeyama S, Mori K, Hashimoto Y, Koie T, Suda Y, Ohyama C, Yoneyama T
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 18 Pages: pii: E261
  • DOI: doi: 10.3390/ijms18020261.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A mechanism for evasion of CTL immunity by altered O-glycosylation of HLA class I. (2016)
  • Author(s): Yoneyama MS, Tobisawa Y, Hatakeyama S, Sato M, Tone K, Tatara Y, Kakizaki I, Funyu T, Fukuda M, Hoshi S, Ohyama C, Tsuboi S.
  • Journal Title: J Biochem. Volume: Epub ahead of print Pages: e0138520
  • DOI: 10.1093/jb/mvw096.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Slow Gait Speed and Rapid Renal Function Decline Are Risk Factors for Postoperative Delirium after Urological Surgery. (2016)
  • Author(s): Sato T, Hatakeyama S, Okamoto T, Yamamoto H, Hosogoe S, Tobisawa Y, Yoneyama T, Hashiba E, Yoneyama T, Hashimoto Y, Koie T, Hirota K, Ohyama C.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 21 Pages: e0153961
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0153961. eCollection 2016.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of promising biomarkers for prostate cancer (2016)
  • Author(s): Yoneyama T, Ohyama C.
  • Journal Title: Nihon Rinsho Volume: ７４ Pages: Suppl 3:191-5
  • Open Access
• [Presentation] Significance of serum N-glycan profiling as a diagnostic biomarker in urothelial carcinoma. (2017)
  • Author(s): Oikawa M, Hatakeyama S, Yoneyma, T Tobisawa Y, Narita T, Yamamoto H, Hashimoto Y, Koie T, Narita S, Tsuchiya N, Habuchi T, Takahashi I, Nakaji S, Ohyama C
  • Organizer: 第32回欧州泌尿器科学会（EAU）
  • Place of Presentation: ロンドン（イギリス）
  • Year and Date: 2017-03-24 – 2017-03-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Bladder cancer-secreted extracellular vesicles destroy vascular endothelial barriers． (2017)
  • Author(s): Yoneyama MS, Hatakeyama S ,Funyu T, Tsuboi S, Ohyama C
  • Organizer: 第32回欧州泌尿器科学会（EAU）
  • Place of Presentation: ロンドン（イギリス）
  • Year and Date: 2017-03-24 – 2017-03-28
• [Presentation] PD-L1 over expression may predict disease aggressiveness in prostate cancer． (2016)
  • Author(s): Hashimoto Y, Imai A, Hatakeyama S, Yoneyama T, Koie T, Ohyama C
  • Organizer: ESMO ASIA 2016
  • Place of Presentation: シンガポール
  • Year and Date: 2016-12-16 – 2016-12-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Therapeutic Outcome of Robot-assisted Radical Prostatectomy (RARP) Following Neoadjuvant Chemohormonal Therapy for High-risk Prostate Cancer． (2016)
  • Author(s): Yoneyama T, Oikawa M, Imai A, Hatakeyama S, Hashimoto Y, koie T, Ohyama C
  • Organizer: 34th World Congress of Endourology
  • Place of Presentation: ケープタウン（南アフリカ共和国）
  • Year and Date: 2016-11-08 – 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comparison of post-treatment change in lower urinary tract symptoms and health-related quality of life between low-does rate brachytherapy and robotic-assisted laparoscopic radical prostatectomy：a longitudinal study. (2016)
  • Author(s): Hagiwara K, Imai A, Htakeyama S, Yoneyama T, Hashimoto Y, Koie T, Ohyama C, Tanaka N, Fujimoto K
  • Organizer: 34th World Congress of Endourology
  • Place of Presentation: ケープタウン（南アフリカ共和国）
  • Year and Date: 2016-11-08 – 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Stabilization of invadopodia by plectin-mediated conjunction to vimentin intermediate filament is a critical molecular step of invasion and extravasation for metastasis in bladder cancer. (2016)
  • Author(s): Yoneyama MS, Hatakeyama S, Habuchi T, Inoue T, Nakamura T, Funyu T, Wiche G, Tsuboi S, Ohyama C
  • Organizer: 第110回米国泌尿器科学会議(AUA2016)
  • Place of Presentation: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Aldo-keto-reductase 1C3 expression as an independent risk factor for occurrence of castration resistant prostate cancer in high risk prostate cancer treated with neoadjuvant therapy and prostatectomy (2016)
  • Author(s): Hashimoto Y, Iwamura H, Imai A, Hatakeyama S, Yoneyama T, TKoie T, Ohyama C
  • Organizer: 第110回米国泌尿器科学会議(AUA2016)
  • Place of Presentation: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Serum LacdiNAc-PSA determined by Surface Plasmon Field-enhanced Fluorescence Spectroscopy (SPFS)-based assay system has improved diagnostic accuracy than PSA． (2016)
  • Author(s): Tobisawa Y, Yoneyama T, Hatakeyama S, Yoneyama T, Hashimoto Y, Koie T, Ohyama C
  • Organizer: 第110回米国泌尿器科学会議(AUA2016)
  • Place of Presentation: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Prostate Cancer-Associated Aberrant Glycosylated S2,3PSA test utilizing microcapillary electrophoresis-based immunoassay enabled clinical application for early diagnosis of prostate cancer. (2016)
  • Author(s): Ishikawa T, Yoneyama T, Tobisawa Y, Hatakeyama S, Kurosawa T, Nakamura K, Ohyama C
  • Organizer: 第110回米国泌尿器科学会議(AUA2016)
  • Place of Presentation: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Significance of preoperative butyrylcholinesterase as an independent predictor of biochemical recurrence-free survival in patients with prostate cancer treated with radical prostatectomy. (2016)
  • Author(s): Koie T, Ohyama C, Imai A, Hataekyama S, Yoneyama T, Hashimoto Y, Yoneyama T, Tobisawa Y
  • Organizer: 第110回米国泌尿器科学会議(AUA2016)
  • Place of Presentation: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reassessment of risk factors for biochemical recurrence in D’amico intermediate-risk prostate cancer treated by radical prostatectomy. (2016)
  • Author(s): Narita S, Mitszuka K, Tsuchiya N, Koie T, Kawamura S, Ohyama C, Tochigi T, Yamaguchi T, Arai Y, Habuchi T
  • Organizer: 第110回米国泌尿器科学会(AUA 2016)
  • Place of Presentation: サンディエゴ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • Int'l Joint Research
• [Patent(Industrial Property Rights)] 前立腺癌と前立腺肥大症を鑑別するための方法及びキット (2017)
  • Inventor(s): 大山 力 他
  • Industrial Property Rights Holder: 大山 力 他
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 14/432,902号
  • Filing Date: 2017-03-09
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 検体中の特定のPSAの含有量に基づく、前立腺癌のグリソンスコアの推定方法、病理病期分類の推定方法、および補助情報の取得方法 (2016)
  • Inventor(s): 大山 力 他
  • Industrial Property Rights Holder: 大山 力 他
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2016-231322号
  • Filing Date: 2016-11-29
• [Patent(Industrial Property Rights)] レクチン組織化学染色に基づく前立腺癌の再発リスクの推定方法 (2016)
  • Inventor(s): 大山 力 他
  • Industrial Property Rights Holder: 大山 力 他
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2016-231323号
  • Filing Date: 2016-11-29