病床数1033床の北里大学病院は27診療科からなる国内でも有数規模の病院です。年間の手術件数は多く、癌の標準治療だけではなく新規治療の臨床研究などが盛んです。癌に対する外科治療の中では低侵襲外科治療がいち早く導入された影響もあり、内視鏡外科手術やロボット手術において優れた治療成績を報告しております。一方で、外科治療の対象となる癌という難治疾患に対応するには、外科手術だけでは限界があるのも事実であります。外科治療に抗癌剤治療や放射線治療を組み合わせて一人でも多くの治癒患者を得たいというのが外科臨床医としての目標であります。先進外科というのはそのような集学的治療にバイオマーカーなどの科学的アプローチを応用して新しい臨床を作り出す分野なのです。
癌は遺伝子異常による疾患であるため、腫瘍学の深い理解に基づく precision medicine（精密医療）の知識が欠かせませんし、実際に臨床現場においてはゲノム医療がはじまります。この新規医療を理解して有効に進めるためには最新の基礎研究に関わり続ける必要があります。わたくしたちは、今まで以上の治療成績を可及的早期に達成するために、癌の分子生物学的特徴に注目して先進医療を開発していきます。

われわれが独自に同定した癌抑制遺伝子CDO1のプロモーターDNAメチル化は世界で最も癌特異性の高い（癌でしかみられない異常） DNA markerであることがわかってきました (Yamashita K et al, Cancer Cell 2002; Yamashita K et al, Cancer Sci 2018)。ヒト体液に含まれるわずかな癌の痕跡を最新の技術（digital PCR）で増幅して検出し、より正確な癌診断を行うことでこれまでとは比較にならない正確な診断が可能であり、それに基づいた治療は患者に過不足ない最適な方法を提示します。非常に少ない検体量でも応用可能であり新しい癌診断法として臨床応用が期待される preclinical stageにあります（以下項目1～6）。
 
(1)   胃癌・膵癌腹水DNA細胞診（図１）前向き研究
　　胃癌 (UMIN000026191)
　　膵癌 (UMIN000036413)
(2)   進行胃癌・大腸癌リンパ節微小転移DNA診断
(3)   非癌粘膜組織を用いた胃癌発生の予測
(4)   大腸癌の便DNA細胞診診断
(5)   肝胆膵DNA細胞診（図２）
(6)   膵臓癌血液DNA診断

CDO1遺伝子が癌抑制作用を有することは我々の研究を含めてこれまでにわかっています。しかし、どのような分子機序でそれが起こるのかは知られていませんでした。最近、CDO1遺伝子が KEAP1-NRF2の negative feedbackの役目をしていることが明らかになりました　(Kang YP, Elife 2019)。KEAP1-NRF2は活性酸素などの酸化ストレスに応答して細胞を守るシグナルを伝達するのですが、通常それはストレスで誘導される一過性のものです。しかし、癌ではKEAP1-NRF2の結合に関わる領域に遺伝子変異が入り、NRF2が常に過剰発現するようになり恒常的にこのシグナルが活性化されていることがわかってきました（図３）。TCGAの PanCan profileではそのような癌は有意に予後不良であり、治療抵抗性が高いことと判明しています (p=0.00029)。

CDO1遺伝子はプロモーター領域がメチル化されていなければNRF2の下流で著明に誘導されます。また、NRF2はシステインを細胞内に取り込む xCT（システイントランスポーター）発現の主要な制御分子であり、NRF2の下流で両者が発現することは細胞内のシステイン代謝を劇的に大きく変化させ、癌の幹細胞としての特性に影響を与えることがわかってきました（図４）。その分子機序は細胞内のシステイン代謝（CSAの産生と細胞外 cystineの枯渇）で説明できます。NRF2経路が活性化されている（NRF2中毒になっている）癌においては特にCDO1遺伝子メチル化が高いことがわかっています。つまり、NRF2経路の活性化された癌腫においては、それによって誘導される CDO1遺伝子は癌阻害的に働き癌抑制遺伝子として作用するので、癌が発生するときにこの遺伝子にメチル化が起こり発現が低下することで癌の発生を開始するのです。

このような分子機序がわかったことで、今後は、CDO1遺伝子が微量癌細胞の存在診断だけではなく、癌治療抵抗性を制御する鍵になると考えています。

われわれはエピジェネティクス研究会https://epigenetic-therapy.org/の支援のもと癌抑制効果を有する HDAC抑制剤 (phenylbutyrate: PB)の治療効果・臨床経験を共有しています。新規薬剤である HDAC抑制剤は日本においては保険医療では使用できません。しかし、われわれの検討ではHDAC 抑制剤はヒストン修飾に影響して癌の増殖を濃度依存性に抑制するため（図５）、癌治療薬として有望であることがわかりました。しかし、同時に癌細胞によって効果が異なることも判明しました。

上図のようにHDAC抑制剤の抵抗性細胞株 (MDAMB231)と感受性細胞株(CRL/MDAB453)を分類するとその間には遺伝子発現の大きな違いがあることが、マイクロアレイによる包括的遺伝子発現の比較から見出されました。HDAC抑制剤を用いた薬剤感受性モデルを用いて様々な抗癌剤治療抵抗性を予測する分子マーカーを探索してきた結果、治療抵抗性遺伝子は癌腫によって異なるようです。
 
乳癌において薬剤抵抗性に関わることがしめされたZeb1遺伝子 (Kikuchi M and Yamashita K et al, Oncotarget 2015)は、大腸癌では治療抵抗性に関わりませんでした。大腸癌において包括的遺伝子解析を行うとAscl2遺伝子 (Tanaka T and Yamashita K et al, Ann Surg Oncol 2019)が強く治療抵抗性に関わっていました。Ascl2遺伝子は Wnt経路の下流で活性化し、腸の増殖性幹細胞のマーカーとしても知られており大腸癌で重要であるとの知見は理にかなうものです。他のグループの研究でも、Ascl2遺伝子は Wnt経路活性化の下流でWnt経路をpositive feedbackで活性化する中心遺伝子Long non-coding RNA (lncRNA) (WiNTRLINC1遺伝子)によっと一緒に positive feedbackにより過剰に増幅されることが報告されました (Giakountis A et al, Cell Rep 2016)。わたしたちは大腸癌において WiNTRLINC1遺伝子の臨床病理学的解析を行い分化型の若年癌でそれが活性化されていること、そして抗癌剤抵抗性に強く関与していることを明らかにしています (unpublished)。
 
一方、腺癌とは異なり扁平上皮癌においては PBとは別の OBP801（HDAC抑制剤）を用いてモデルを構築し、SOX2/TP63遺伝子増幅が治療抵抗性と関わることが判明しました。両者は3q26-terに存在する遺伝子であり、扁平上皮癌ではこの領域の増幅が癌の臨床特性に特に強く影響しているようです。3q26-terはこれ以外にもいくつもの癌原遺伝子が搭載されており（OncCasette と呼称）特殊な染色体特性を有するようです。現在、この領域の重要遺伝子に対して最新の NGS解析による解析を加え扁平上皮案の治療性抵抗予測の意義を確認中です。

前項で述べた癌治療抵抗性はわれわれがこれまでに最も多くの時間を祖の研究に充ててきた外科手術後の予後因子より優先した研究順位としました。それは、現在の標準治療がうまくいかない理由を知ることが悪性度の機序よりも優先課題と考えるためです。しかし、敵を知り己をしれば百戦して危うからずです。最も進行した癌の悪性度を規定する遺伝子変化は人類共通の最重要課題であることは間違いありません。これまで数多く行った様々な予後解析の中で、多変量予後解析で注目に値する分子異常は血清 CA19-9と K-ras変異に収斂しています。ともに癌の中でも最も予後不良な膵臓癌での独立因子に関与する分子です。
 
血清 CA19-9の上昇は胃癌・大腸癌・膵臓癌・胆管癌で繰り返し強い予後的意義が確認されました (Yamashita K et al, Biomark Cancer Therapy 2019; Yamashita K et al, Cancer Sci 2009; Waraya M et al. Ann Surg Oncol 2009; Nakamoto S et al, PLoS One 2018) 。最も悪性度が高い癌腫として有名な膵臓癌においてさへ、術前血清 CA19-9は極めて強力な予後因子でした (Nishizawa N et al, Oncol Lett 2019)（図７）。つい最近、米国でも borderline resectable膵臓癌では周術期のマーカーの評価が、治療の成否を予測しうることも判明しその実用性が確認されています (Truty MJ et al, Ann Surg 2019)。血清CA19-9の上昇は単に進行した癌であることを意味するだけではなく、それ自身が悪性度の原因分子である可能性を強く示唆するもの考えてきました。しかしその機序は明らかになってませんでした。

CA19-9が膵臓癌のマウスモデルにおいて癌進展の結果ではなく原因であり、その中心に EGFRの活性化があることが、最近ついに証明されました (Engle DD et al, Science 2019)。しかし、血清のCA19-9上昇の意義については、癌細胞における異常ばかりなく免疫に対する影響により大きな意義があるとわれわれは考え続けてきました。京都産業大学の中田教授との共同研究で血清中のCA19-9 glycanが Siglec-9と結合できることを証明し、マクロファージ機能を抑制することを世界に先駆けて報告しておりましたが　(図８)(Ohta M et al, Biochem Biophys Res Commun 2010)、近年CA19-9を発現するムチン (MUC1)と Siglec-9の結合によりTAM (tumor associated macrophage)が誘導され免疫抑制性癌間質が形成されること、免疫チェックポイント分子PD-L1を著明に誘導することが明らかになっております (Beatson R et al, Nat Immunol 2016)。以上からCA19-9高値の悪性度の高さは、CA19-9と Siglec-9の分子結合によっても惹起されるものであることが明らかとなった訳です。CA19-9陽性癌に対しては免疫と癌の両方に働きかける組み合わせ治療が必要と考えています。分子ツールを増やすために基礎検討を進めます。

一方、膵臓癌については血清 CA19-9とは別にDPM (dorsal pancreatic margin)　陽性が予後因子であること、DMP陽性例は K-ras変異が有意に高率であるこも明らかにしまし (Nishizawa N and Yamashita K et al, Oncol Lett 2019)。大腸癌においても K-ras変異症例は予後不良であることを確認しています (Onozato W et al, J Surg Oncol, 2008)。これらの臨床データから K-ras遺伝子変異も癌の治療標的の中で重要なものであると考えています。近年、次世代シークエンサー (NGS)を用いた TCGA databankを用いて遺伝子変異の予後を知ることができるようになりました。それによると膵臓癌の K-ras変異陽性例の予後は極めて不良であることがわかります（図９）。CA19-9とは独立した予後因子であることから、別の分子機序により膵臓癌の悪性度を高めていると考えその分子制御について考察を加えています。

膵臓癌細胞でK-ras変異を特異的に抑制すると劇的に細胞の viabilityが低下します。この時、細胞周期の G1/S 移行が著明に抑制され cyclinD1, p27の大きなな変化が確認されています (Fleming JB et al, Mol Cancer Res 2005)。これは、cyclinD1が関与する細胞周期関連分子の異常がK-ras変異の下流で起こっていることを意味します。Cyclin D1は CDK4/6と結合し、G1/S移行を開始する中心分子です。その内因的抑制分子として p27以外に p16 (CDKN2A)/p15 (CDKN2B)が良く知られています。TCGA databank によるとp16/p15遺伝子は　p53に次いで高頻度に癌で異常を示す遺伝子であり、異常症例の予後は極めて不良です（図１０）。（膵臓癌に限っても同じことがいえます）。

CDK4/6抑制による癌治療の時代が幕を開けています。ホルモン陽性乳癌ではこれらを抑制するCDK4/6抑制薬 Palbociclibが臨床試験で試され、早期癌・進行癌とも既存の治療を大きく上回る臨床的ベネフィットが確認されました (Nicholas CT et al, NEJM 2015; Im SA et al, NEJM 2019)（図１１）、乳癌の治療現場では使用されています。現在、膵臓癌も含めたより治療困難な癌に対する Palbociclibの臨床的ポテンシャルが期待されているのです。われわれは、Palbociclibの治療効果についてすべての癌腫を用いた感受性の検討を開始しています。

以上の臨床データと重要な基礎研究の所見から、細胞周期G1/S移行を抑制することこそが、癌の最も有効な治療標的であるという仮説として信じて研究を行っています。これらは臨床データから得られた腫瘍哲学により得られた仮説ですが、Palbociclibの成功で科学的証明の一部は支持されると考えています。われわれは、これまで Pharmacological unmasking microarray法を用いて新規の癌抑制遺伝子を独自に同定してきました。メチル化の頻度からいうと CDO1, HOPX, NMDAR2A/2B, NEFH, Reprimo, UCHL1の順に癌における重要性が確認されています。中でもHOPXがG1/S抑制に強く関わることを明らかにしています (Katoh H et al, Neplasia 2011； Yamashita K et al, Int J Mol Sci 2013)。HOPXは膵臓癌ではHOPXが内因的に発現していないことがあきらかになっており (Waraya M et al, BMC Cancer 2013)、膵臓癌がなぜ悪性度において他の癌と違うのかを分子的に説明できると考えています。

癌におけるHOPXの詳細な分子機序はまだ十分解明されていませんが、心臓の発生 (Jain R, Science 2015) や生物中胚葉発生の段階で Wnt経路を抑制する可能性がしめされており (Loh KM et al, Cell  2016)（図１３）、癌においても Wntを抑制していると考えられるようになっています。HOPXが抑制する APC下流の分子こそが、G1/Sを制御する真の癌の治療標的となると考えて詳細な基礎研究を行っています。

これまで、癌細胞もしくは宿主の遺伝子異常についてばかり着目してきました。しかし、癌発生においては非癌部組織においてすでにその異常がみられることが知られています。DNAメチル化は体のさびとも考えることができますが、錆が蓄積すると最後には形がこわれるように疾患発生につながる可能性があります。
最近、われわれは、DNAメチル化の個数で残胃癌発生を予測できる可能性があることを見出している（図１４）(Kojima K et al, Oncotarget 2019)。このことは、疾患予防の手段として非癌部のメチル化についての知識を集積する必要性を示唆するものである。残胃癌だけではなく、通常の胃癌にもこの話を拡大できるのか、ESD後異時性再発とメチル化の関係はどのようなものか（消化器内科との共同研究）、field cancerlizationは本当に確認できるかを様々な角度から検討しています。近い将来に内視鏡フォローアップシステムを最適化できるよう研究を進めています。

　2018年以前を含む全ての業績はこちら(27MB)