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膵癌特異的なrBC2LCNレクチンのリガンドの同定

古田, 智章 筑波大学 DOI:10.15068/0002005633

2022.11.24

概要

1.1 我が国における膵癌の現状
膵癌は5年生存率が約8%という極めて予後不良な癌のひとつである(国立がん研究センターがん情報サービス2009-2011)。膵癌に対する治療として手術および化学療法が主におこなわれているが、膵臓は後腹膜臓器であり臨床症状や自覚症状が少なく早期診断が難しいとされ、診断時に手術を受けることができる膵癌患者は全体の約20％に過ぎない。したがって膵癌の治療においては、新規治療薬などの新しい治療戦略の開発が不可欠となっている。

1.2 癌研究における糖鎖
これまでに、膵癌を克服しようとする様々な研究が行われてきたが、有用かつ決定的な治療標的はこれまでに解明されていない1。当研究室では膵癌への治療戦略において、すべての細胞がglycocaryxと呼ばれる糖鎖で覆われていることから細胞表面の糖鎖に注目し研究を行っている。生体内において糖鎖はタンパク質や脂質に結合し、糖タンパク質、プロテオグリカン、糖脂質として存在している2。この糖鎖は癌の発生や進行等の様々な状態で変化することが知られており、糖鎖修飾は悪性腫瘍の変化の特徴でもあるとされている3。癌化における代表的な糖鎖修飾の変化として、腫瘍マーカーであるCA19-9に応用されているシアル化や、AFP-L3に応用されているフコシル化、さらにO型糖鎖の短縮が報告されている3（図1）。

1.3 糖鎖解析への取り組み
糖鎖構造はその複雑性や多様性から直接的に構造を解析することが難しくなっている。そこで新たな糖鎖解析の方法として、共同研究を行っている産業技術総合研究所でレクチンを利用したレクチンマイクロアレイが開発された。レクチンとは糖鎖に結合するタンパク質を表し、レクチンによって結合する糖鎖が違うという特徴を有している。この特徴を利用したレクチンマイクロアレイによって、間接的な糖鎖構造解析が可能となった。

1.4 当研究室の取り組み～rBC2LCNレクチンの同定～
当研究室ではこれまでにレクチンマイクロアレイを使用し、rBC2LCNレクチンが膵癌細胞に強く結合すること4を同定し、さらに糖鎖構造解析によりそのフコシル化三糖エピトープであるH type 3（Fucα1-2Galβ1-3GalNAc）が膵癌細胞に発現していること5を明らかにしている。
本研究で着目したrBC2LCNレクチンは細菌のBurkholderia cenocepaciaから検出されたもので、フコース複合体（Fucα1-2Galβ1-3GlcNAc/GalNAc Htype1/3/4））に特異性を持つとされている4(図2)。
さらにこのrBC2LCNレクチンは外因性レクチンで問題となる血液凝集が起こらず、rBC2LCNレクチンと緑膿菌外毒素の38kDaドメインを融合させて作製したレクチン-薬物複合体（lectin drug conjugate：LDC）は、in vitroおよびin vivoの膵癌モデルで強い抗癌作用を示している4。

1.5. rBC2LCNレクチンと多能性幹細胞の関連
また、rBC2LCNレクチンは、H type 3に結合する人工多能性幹細胞（induced pluripotent stem cell： iPS Cell）の幹細胞マーカーとして同定され、rBC2LCN認識糖鎖は多能性を有する細胞に主に発現しており6,7、このレクチンを緑膿菌毒素と結合させ、未分化な多能性幹細胞と分化した体細胞に添加すると、未分化なヒト多能性幹細胞（human pluripotent stem cell：hPSC）のみが除去されたと報告されている8(図3,4)。

1.6 癌研究におけるrBC2LCNレクチン
rBC2LCNレクチンの癌研究におけるこれまでの報告では、いくつかの種類の癌にこのレクチンが結合する細胞が存在し、rBC2LCN認識糖鎖と細胞の増殖速度の低下、細胞運動性の増加、薬剤耐性などの癌幹細胞に似た特徴との関連が示唆されている4,9。実際、膵癌や大腸癌、乳癌、前立腺癌などの癌におけるrBC2LCNレクチンの報告が最近なされている9-11。大腸癌においては膵癌同様に、rBC2LCNレクチンと緑膿菌毒素がin vitroおよびin vivoの大腸癌モデルで強い抗腫瘍効果を証明した10(図5)。しかし、癌細胞におけるrBC2LCNレクチン認識糖鎖の分子機構、具体的には癌細胞におけるrBC2LCN認識糖鎖(H type 1/3/4)で装飾されたキャリアータンパク質として働く分子については未だ解明されていない。また、前述のようにrBC2LCNレクチン陽性細胞は、癌幹細胞としての特徴を保持している可能性があり、癌の治療標的となりうると考えられる。

1.7 レクチンの治療応用の問題点
レクチンの治療応用と考えた際に、正常細胞への反応性が大きな障壁となる可能性がある。実際、rBC2LCN認識糖鎖を修飾する糖転移酵素であるFUT1,FUT2に関しては、正常組織にも発現しており、rBC2LCNが癌細胞だけでなく正常組織にも反応する可能性がある。

1.8 本研究の目的
本研究では、膵癌細胞に発現するrBC2LCNの糖タンパク質リガンドを同定することを目的とし、さらに診断および治療応用への可能性も考慮し、膵癌特異的なリガンドの同定を試みた(図6)。

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