肝癌発症リスク予測システムに基づいた慢性Ｃ型肝炎に対する個別化医療の導入及びゲノム創薬への取り組み

文献情報

• 文献番号: 201314013A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 肝癌発症リスク予測システムに基づいた慢性Ｃ型肝炎に対する個別化医療の導入及びゲノム創薬への取り組み
• 課題番号: H23-がん臨床-一般-015
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 松田 浩一(東京大学 医科学研究所、シークエンス技術開発分野)

研究分担者(所属機関)

• 谷川　千津(東京大学　医科学研究所、シークエンス技術開発分野 )
• 加藤　直也(東京大学　医科学研究所　付属病院)
• 小池　和彦(東京大学　医学部付属病院　消化器内科学)
• 溝上　雅史(国立国際医療センター　肝炎・免疫研究センター)
• 徳永　勝士(東京大学　大学院医学系研究科　人類遺伝学教室　)
• 高橋　篤(理化学研究所 統合生命科学研究センター　統計解析チーム)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 がん臨床研究
• 研究開始年度: 平成23(2011)年度
• 研究終了予定年度: 平成25(2013)年度
• 研究費: 19,616,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

肝癌は癌による死亡原因の第4位で、その内約70％がHCVの感染に起因している。HCVに暴露後約70％の症例は慢性肝炎を発症しさらに肝硬変・肝癌となるが、肝障害が軽微で推移する患者も多く個人差が大きいのが特徴である。我々はMICAの遺伝子多型がHCV陽性肝癌の発症リスクを2倍高める事、また高リスク群であるAAタイプではGGタイプより血中MICA濃度が低くなる事を明らかとした。NK細胞はNKG2D受容体を介してMICAを高発現する腫瘍細胞・ウイルス感染細胞を認識し、殺細胞効果を発揮する。我々の研究成果より、血中MICAが肝癌発症リスクのバイオマーカーとなる事、さらにはNKG2D-MICA経路の活性化が発癌予防につながる可能性が示された。
本研究では、これまでの知見を元に、慢性C型肝炎患者における発癌リスク予測システムの構築と検証、及びMICAの活性化による肝癌予防法・治療薬の開発（ゲノム創薬）を目的とする。

研究方法

1. 比較対照研究による肝癌、肝硬変発症リスク予測システムの構築　
共同研究機関において：慢性C型肝炎、HCV陽性肝硬変、HCV陽性肝癌症例の収集を進める。
また東京大学医科学研究所の症例を中心にゲノムワイドのSNPタイピングを行なう。健常者のデータと比較する事で慢性C型肝炎、HCV陽性肝硬変、HCV陽性肝癌の発症リスクに関する因子を検討する。
2. 慢性肝炎・肝癌患者におけるMICAの制御機構の解析とゲノム創薬に向けた研究　
MICAのHCV関連疾患における生理的意義について、分子生物学的な手法により以下の項目を検討する。まずHCV感染によるMICAの発現誘導機構の解明と遺伝子多型の影響を検討する。またMICAの活性化による肝癌治療・予防法の開発に向けて、MICAの発現を誘導可能な化合物をスクリーニングする。

結果と考察

共同研究機関合計で、慢性C型肝炎患者8000名、HCV陽性肝硬変2500名、HCV陽性肝癌患者2200名のサンプルを収集した。これらの症例を用いて、慢性C型肝炎から肝硬変への進展と関連する遺伝因子を探索する目的で、HCV陽性肝硬変患者682名、慢性C型肝炎患者943名を用いて約60万箇所の遺伝子型を決定し、相関解析を行った。強い関連を示した10箇所のSNPについて、肝硬変936症例、慢性C型肝炎3786症例で検討した結果、MHC領域上の5 SNPが強い関連を示した。多変量解析の結果、最終的に3つの遺伝子多型が肝硬変の発症リスクと独立して関連することを明らかとし、これらの遺伝子多型を用いた肝硬変発症リスク予測システムを構築した。また既報の遺伝因子についても日本人症例での検討を行なった。その結果TULP1上のSNPは肝硬変のリスクと相関を示したが、他のSNPは関連を示さなかった。これらの結果より、HCV感染後の予後における人種差が明らかとなった。
2. 慢性肝炎・肝癌患者におけるMICAの制御機構の解析とゲノム創薬に向けた研究
MICAのプロモーターの解析の結果、アレル特異的に転写因子SP-1が結合し、MICAの転写を活性化する事が示された。またHeat shock等のストレス刺激によって、MICAの発現量が上昇することが明らかとなった。SP-1に対して親和性が高いアレルを持つ人では、血清MICA値が高く、肝癌の発症リスクが低くなることから、MICAが肝癌発症に対して予防的に働くことが示されれ、MICAの活性化が肝癌の治療に有用となりうることが示された。
またMICAの発現を誘導する市販薬剤のスクリーニングの結果、MICAの発現を約20倍増加させる薬剤を同定した。発がんリスクを低下させるSNPはMICAの高値となることより、MICAの発現誘導することで、癌化が抑制されうると考えられた。薬剤によるMICA調節のメカニズムや、発現誘導における遺伝子多型の影響についてさらなる解析を進めている。

結論

今回の解析によって、MICAを含む複数の遺伝子多型がHCV陽性肝癌・肝硬変の発症と関連することが示された。我々が有する症例は、世界レベルでみても最大規模の患者コホートと考えられる。我々のゲノム解析によって同定された予後予測因子を実際にこれらの患者群で検証することにより、バイオマーカーとしての有用性が確認出来れば、介入試験に向けたモデルの構築が可能となる。
またMICAの発現制御に関わる転写因子やが複数明らかとなっており、また実際に発現を誘導可能な薬剤も同定された。MICAが高くなりやすい方では、肝癌のリスクが高くなることから、MICAの発現を誘導することで、肝癌の予防、治療に役立つと期待される。今後は、遺伝子型を中心とした個人ごとの予後予測だけでなく、薬剤を用いた治療法の開発に向けて研究を進めていく予定である。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-09-02
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201314013B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 肝癌発症リスク予測システムに基づいた慢性Ｃ型肝炎に対する個別化医療の導入及びゲノム創薬への取り組み
• 課題番号: H23-がん臨床-一般-015
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 松田 浩一(東京大学 医科学研究所、シークエンス技術開発分野)

研究分担者(所属機関)

• 谷川　千津　(東京大学　医科学研究所、シークエンス技術開発分野 )
• 加藤　直也　(東京大学　医科学研究所、附属病院)
• 小池　和彦　(東京大学　医学部附属病院　消化器内科)
• 溝上　雅史　(国立国際医療研究センター　肝炎・免疫研究センター)
• 徳永　勝士　(東京大学　大学院医学系研究科、人類遺伝学)
• 高橋　篤(理化学研究所　統合生命科学研究センター　統計解析チーム)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 がん臨床研究
• 研究開始年度: 平成23(2011)年度
• 研究終了予定年度: 平成25(2013)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

我々は全ゲノム関連解析関連解析によってMICAの遺伝子多型がHCV陽性肝癌の発症リスクを2倍高める事を明らかとした。また高リスク群であるAAタイプでは血中MICA濃度が低くなる事、Natural killer細胞はNKG2D受容体を介してMICAを高発現する腫瘍細胞・ウイルス感染細胞を認識し、殺細胞効果を発揮することから、AAタイプではMICAの発現が低下する事によりNK細胞の監視機構から逃れ、その結果肝癌のバイオマーカーとなる事、さらにはNKG2D-MICA経路の活性化が発癌予防につながる可能性が示された。
これらの知見を元に、慢性C型肝炎患者に対する発癌リスク予測システムの構築とリスクに応じた治療方法選択による個別化医療の実現、MICAの活性化による肝癌予防法・治療薬の開発を本研究の目的とする。

研究方法

まず共同研究機関において：慢性C型肝炎、HCV陽性肝硬変、HCV陽性肝癌症例のDNA及び血清の収集を進めた。さらに網羅的なSNPタイピングを行ない、慢性C型肝炎、HCV陽性肝硬変、HCV陽性肝癌の発症リスクに関する因子の探索を行い、予後予測システムの構築を進めた。また分子生物学的な手法により、HCV感染によるMICAの発現誘導機構の解明と遺伝子多型の影響を検討した。プロモーター上の１３SNPについて、EMSAアッセイにてアレル特異的に結合する各内蛋白の有無について検討した。さらにMICAのプロモータ領域をルシフェラーゼ・レポータープラスミドにクローニングし、転写活性に与える影響を検討した。
MICAの活性化による肝癌治療・予防法の開発に向けて、MICAの発現を誘導可能な化合物をスクリーニングを行なう。

結果と考察

平成２５年度までに収集したサンプル数については、以下のとおりである。
東京大学医科学研究所　HCV陽性肝癌　1150症例、HCV陽性肝硬変　1500例、慢性C型肝炎　6300症例、健常者サンプル　1100例。
東京大学医学部附属病院　HCV陽性患者1952名（内HCV陽性肝癌　900例を含む）
国立国際医療センター　HCV陽性患者804名（内HCV陽性肝癌　133例を含む）
上記の収集によって、計慢性C型肝炎患者8000名、HCV陽性肝硬変2500名、HCV陽性肝癌患者2200名のサンプルを収集した。

また全ゲノム関連解析関連解析の結果、SNPrs2596542がHCV陽性肝癌の疾患関連因子であることを明らかとした。さらに慢性C型肝炎から肝硬変への進展と関連する遺伝因子を探索する目的で、HCV陽性肝硬変患者682名、慢性C型肝炎患者943名を用いて約60万箇所の遺伝子型を決定し、相関解析を行った。上位10箇所のSNPについて、肝硬変936症例、慢性C型肝炎3786症例で検討した結果、MHC領域上の5 SNPが強い関連を示した。多変量解析の結果、最終的に3つの遺伝子多型が肝硬変の発症リスクと独立して関連することを明らかとし、これらの遺伝子多型を用いた肝硬変発症リスク予測システムを構築した。
一方HCV陽性肝癌感受性遺伝子であるSNPrs2596542について、HBV陽性肝癌との関連を検討した結果、MICAの遺伝子多型が、HBV陽性肝癌の発症リスクにも関与することを明らかとした。またHCV陽性肝癌患者と同様、MICAの遺伝子型と血清MICA値とは相関を示した。さらに分泌型MICAが高値の肝癌症例では予後が不良となることも明らかとした。また慢性B型肝炎の新規疾患感受性遺伝子としてHLA-DQを同定した。
MICAのプロモーターの解析の結果、アレル特異的に転写因子SP-1が結合し、MICAの転写を活性化する事が示された。またF薬剤スクリーニングにより、MICAの発現を制御しうる薬剤候補が見出された。

結論

今回の研究によって、MICAを含む複数の遺伝子多型がHCV陽性肝癌・肝硬変の発症と関連することが示された。我々が有する症例は、世界レベルでみても最大規模の患者コホートと考えられる。我々のゲノム解析によって同定された予後予測因子を実際にこれらの患者群で検証することにより、バイオマーカーとしての有用性が確認出来れば、介入試験に向けたモデルの構築が可能となる。
またMICAの発現制御に関わる転写因子や、miRNAが複数明らかとなっており、また実際に発現を誘導可能な薬剤も同定された。MICAが高くなりやすい方では、肝癌のリスクが高くなることから、MICAの発現を誘導することで、肝癌の予防、治療に役立つと期待される。今後は、遺伝子型を中心とした個人ごとの予後予測だけでなく、薬剤を用いた治療法の開発に向けて研究を進めていく予定である。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-09-02
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201314013C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: ウイルス感染の慢性化や肝炎から肝硬変、肝癌への進展に関わる遺伝因子を複数同定し、世界に先駆けて報告した。これらの成果は、Nature Geneticsなどの一流紙に掲載され、多くの研究者に引用されている。研究代表者らのグループの報告以降、遺伝子多型の研究が活発に行われるようになった。
• 臨床的観点からの成果: また血中MICAが肝癌リスクのバイオマーカーとなるだけでなく、MICAを活性化する事が治療に応用できる可能性をしめした。実際に市販薬剤のスクリーニングによって、MICAの発現を高める薬剤が同定されており、有効な治療法になりうると期待されている。
• ガイドライン等の開発: とくになし
• その他行政的観点からの成果: とくになし
• その他のインパクト: HCV陽性肝癌の感受性遺伝子としてMICAを同定したが、その内容はNHKのニュースや各新聞社に取り上げられた。また、一般市民向けのシンポジウム等で積極的に情報発信を行なった。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 41件
• その他論文(和文): 3件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 29件
• 学会発表(国際学会等): 8件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 8件 ; 一般市民向け講演、公開講座など

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: V. Kumar, N. Kato, K.Matsuda et al.; Genome-wide association study identifies a susceptibility locus for HCV-induced hepatocellular carcinoma. ; Nature Genetics , 43 , 455-458 (2011)
• 原著論文2: H. Mbarek, H. Ochi, K. Matsuda et al.; A genome-wide association study of chronic hepatitis B identified novel risk locus in a Japanese population.; Hum Mol Genet , 20 , 3884-3892 (2011)
• 原著論文3: V. Kumar, P.H. Yi Lo, K. Matsuda et al ; Soluble MICA and a MICA variation as possible prognostic biomarkers for HBV-induced hepatocellular carcinoma. ; Plos One , 7 , e44743- (2012)
• 原著論文4: Y. Urabe, H. Ochi, K. Matsuda et al ; A genome-wide association study of HCV-induced liver cirrhosis in the Japanese population identifies novel susceptibility loci at the MHC region. ; Journal of hepatology (2013)
• 原著論文5: ]V. Kumar, K. Matsuo, K.Matsuda et al.; Common variants on 14q32 and 13q12 are associated with DLBCL susceptibility.; J Hum Genet , 56 , 436-439 (2011)
• 原著論文6: J.C. Chambers, W. Zhang, K.Matsuda et al.; Genome-wide association study identifies loci influencing concentrations of liver enzymes in plasma.; Nature Genetics , 43 , 1131--1138 (2011)
• 原著論文7: R. Cui, Y. Okada, K.Matsuda et al.; Common variant in 6q26-q27 is associated with distal colon cancer in an Asian population. ; Gut , 60 , 799-805 (2011)
• 原著論文8: Y.J. Kim, M.J. Go, K.Matsuda et al.; Large-scale genome-wide association studies in east Asians identify new genetic loci influencing metabolic traits; Nature Genetics , 990-995 (2011)
• 原著論文9: Y. Urabe, C. Tanikawa, K. Matsuda et al. ; A genome-wide association study of nephrolithiasis in the Japanese population identifies novel susceptible Loci at 5q35.3, 7p14.3, and 13q14.1.; Plos Genetics , 8 , e1002541- (2012)
• 原著論文10: C. Tanikawa, Y. Urabe, K. Matsuda et al. ; A genome-wide association study identifies two susceptibility loci for duodenal ulcer in the Japanese population. ; Nature Genetics , 44 , 430-434 (2012)
• 原著論文11: C. Tanikawa, M. Espinosa, K. Matsuda et al. ; Regulation of histone modification and chromatin structure by the p53-PADI4 pathway. ; Nature communications , 3 , 676- (2012)
• 原著論文12: H. Sawai, N. Nishida, K. Matsuda et al. ; No association for Chinese HBV-related hepatocellular carcinoma susceptibility SNP in other East Asian populations. ; BMC medical genetics , 13 , 47- (2012)
• 原著論文13: M.G. Dunlop, S.E. Dobbins, K. Matsuda et al. ; Common variation near CDKN1A, POLD3 and SHROOM2 influences colorectal cancer risk. ; Nature genetics , 44 , 770-776 (2012)
• 原著論文14: ]P.H. Lo, Y. Urabe, K. Matsuda et al.; Identification of a functional variant in the MICA promoter which regulates MICA expression and increases HCV-related hepatocellular carcinoma risk. ; Plos One , 8 , e61279- (2013)
• 原著論文15: C. Tanikawa, K. Matsuo, K. Matsuda et al.; Impact of PSCA variation on gastric ulcer susceptibility. ; Plos One , 8 , e63698- (2013)
• 原著論文16: B. Zhang, W.H. Jia, K. Matsuda et al. ; Genome-wide association study identifies a new SMAD7 risk variant associated with colorectal cancer risk in East Asians.; International journal of cancer. (2014)
• 原著論文17: J. Lin, Z. Deng, K. Matsuda et al.; Downregulation of the tumor suppressor HSPB7, involved in the p53 pathway, in renal cell carcinoma by hypermethylation.; Int J Oncol (2014)
• 原著論文18: C. Tanikawa, Y. Okada, K. Matsuda et al.; Genome wide association study of age at menarche in the Japanese population. ; Plos One , 8 , e63821- (2014)
• 原著論文19: W. Osman, Y. Okada,K. Matsuda et al. ; Association of common variants in TNFRSF13B, TNFSF13, and ANXA3 with serum levels of non-albumin protein and immunoglobulin isotypes in Japanese. ; PloS one , 7 , e32683- (2012)
• 原著論文20: T. Fujitomo, Y. Daigo, K. Matsuda, et al.; Critical function for nuclear envelope protein TMEM209 in human pulmonary carcinogenesis.; Cancer Res , 72 , 4110-4118 (2012)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-04-30
• 更新日: 2018-06-25

収支報告書

• 文献番号: 201314013Z
• 報告年月日: 2014年10月03日

収入

• (1)補助金交付額: 25,500,000円
• (2)補助金確定額: 25,500,000円
• 差引額 [(1)-(2)]: 0円

支出

研究費 (内訳)	直接研究費	物品費	19,149,895円
		人件費・謝金	0円
		旅費	0円
		その他	466,105円
	間接経費		5,884,000円
	合計		25,500,000円

備考

• 備考: -

公開日・更新日

• 公開日: 2015-09-10
• 更新日: -