2008年12月15日


現在までの教育研究活動とその特色(2008年11月25日現在）

 

札幌医科大学　分子医学研究部門　教授　濱田洋文

 

I.　教育研究歴・特色

１）　臨床（1981-1984）：　二年間の臨床研修の後、1983年東大医学部・第四内科（尾形悦郎教授）に入局（血液・腫瘍グループ）。　２）　抗癌剤耐性の分子機構の解明と治療への応用（1984-1990；癌研・鶴尾隆部長）。　３）　1990年からは、Whitehead Institute, MIT （Prof. R.C. Mulligan）、1992年に癌研・分子生物治療研究部・部長、1999年より札幌医科大学・分子医学研究部門・教授。

 

癌をはじめとした難治疾患に対する新規治療法の開発をテーマに、標的化遺伝子治療・再生医療の基盤研究を進めてきた。臨床へつながる成果を目指して研究と教育に力を注いできた。

 

特色：　多剤耐性の診断に用いられるMRK16抗体 (Hamada & Tsuruo, PNAS 1986)、各種のウイルスベクター（筑波の理研DNAバンクより供与）、造血幹細胞の研究に使われるマウス抗CD34抗体（Osawa et al. Science 1996）、ヒト造血幹細胞の増殖をサポートする不死化ストローマ細胞（Kawano et al. BLOOD 2003; 神戸の理研で標準細胞として採用）など、私たちの樹立した基盤的な知見・成果が、多くの研究者に愛用され、さまざまな展開へとつながっている。

 

現在までの研究成果の概要を以下の項目に沿って述べる。（今回、別刷りを提出した「主要原著論文15編」との対応に関しては付録のリスト参照。）　なお、現在もっとも集中して仕事を進めている「標的化」プロジェクトに関しては、「将来の抱負」に詳しく述べたい。

 

1.　腫瘍の特異的標的化を目指した新規治療法の開発（1984-現在）

        Ａ）抗癌剤耐性の分子機構と診断治療（1984-1990）

        Ｂ）癌に対する免疫遺伝子治療（1990-現在）

        Ｃ）標的化を目指した基盤技術の開発（1992-現在）

2.　再生医学の基礎研究と臨床応用（1999-現在）

        Ｄ）血管新生・心臓保護

        Ｅ）骨髄幹細胞・造血幹細胞を用いた細胞療法

 

 

II.　現在までの教育研究の概要　

 

1.　腫瘍の特異的標的化を目指した新規治療法の開発（1984-現在）

 

Ａ）　抗癌剤耐性の分子機構と診断治療（1984-1990）：

抗癌剤の輸送を担う分子を同定してその機構をブロックすることを目的として、耐性細胞の薬剤輸送を特異的に修飾するモノクローナル抗体を得、薬剤耐性を担う抗原分子（Ｐ糖タンパク）を同定した。Ｐ糖タンパクを精製し、リン酸化、ATPase活性について解析した。Ｐ糖タンパクは、副腎・腎・肝・消化管・脳毛細血管などの正常ヒト組織にも発現しており、有害薬物・生理的な代謝物の輸送に関与していることがわかった。Ｐ糖タンパクが臨床の癌症例でも耐性と相関していることがわかり、薬剤耐性の診断が可能となった。薬剤耐性癌に対する特異的な免疫療法が、新しい治療のアプローチと考えられ、マウス・ヒトのキメラ・モノクローナル抗体を作製して臨床応用へ向けて用意を進めた。

 

Ｂ）癌に対する免疫遺伝子治療（1990-現在）

ａ．　サイトカイン発現腫瘍ワクチン療法：　腫瘍細胞に対して各種サイトカイン遺伝子導入を行い、ワクチン治療効果を検討した。GM-CSFとIL-4の両方を発現する腫瘍ワクチンにより顕著な治療効果が得られた。

ｂ．　腫瘍抗原提示メカニズムの解析：　腫瘍ワクチンの作用標的として、抗原提示樹状細胞を考えた。大量の樹状細胞を分離培養する方法を開発し、GM-CSFプラスIL-4ワクチン効果は、樹状細胞の抗原提示を介していることを示した。さらに、樹状細胞に発現する共刺激分子並びにT細胞側のレセプターについて、cDNA の発現クローニングの結果得られたCD82を中心に解析を行った。このような共刺激分子が、腫瘍ワクチンに導入すべき遺伝子候補となる。

 

Ｃ）標的化をめざした基盤技術の開発（1992-現在）

ａ．　細胞傷害誘導：　薬剤感受性遺伝子や癌抑制遺伝子などを腫瘍細胞へ導入する細胞傷害誘導療法のために、（i）組織固有のプロモーター（ii）腫瘍選択的な増殖型アデノウイルス （iii）アポトーシス誘導療法、などの検討を行った。

ｂ．　標的化をめざした変異ウイルス：　難治がんの治療法の開発にとって「選択的な治療薬剤の導入」の戦略を編み出すことが鍵である。私たちは、がん標的化治療のモデルとしてアデノウイルス遺伝子導入発現系を用い、受容体(CAR)との結合を担うファイバーにさまざまな標的化ペプチドを組み込んだ変異型ウイルスの標的化能を検討した。

ｃ．　標的探索と多重標的化：　標的抗原の系統的探索を目指して、抗体のFcドメインに結合するZ33モチーフを含むファイバー変異型Adv-FZ33アデノウイルスを用いて、抗体を介して高いウイルス感染効率が得られる標的分子候補の同定を進めた。現在までに、腺癌やメラノーマなど特定のがん細胞への感染効率を選択的に高められる標的化抗原・抗体セットのパネル（約60種の抗原）を得、臨床治療への応用を目指して研究を続けている。ここで得られた成果をもとに抗体医薬開発に向け製薬会社との共同研究２件をスタートさせている。（「将来の抱負」の項に詳述。）

 

 

２．再生医学の基礎研究と臨床応用 (1999年から現在)　

 

Ｄ）血管新生・心臓保護

ａ．　閉塞性動脈硬化症：　アンジオポエチン(Ang-1)は、壁細胞の血管内皮細胞への接着による血管構造安定化をはじめ血管リモデリングに重要な働きを担う。私たちは、ウサギの大腿動脈結紮切離モデルを用いて、VEGFにAng-1プラスミドDNA遺伝子導入を併用し、循環動態、構築血管について検討した。Ang-1前投与群では、壁細胞により支持された太い血管が多く作られ、血管造影・血圧比・組織血流比が著明に改善し、浮腫の副作用も認められなかった。

ｂ．　虚血性心疾患：　ラット冠動脈結紮・心筋壊死モデルを用いて、虚血性心疾患に対するAng-1遺伝子導入治療が有効であることを示した。

ｃ．心臓移植のための心保護：　ラット心移植・再灌流障害モデルを用いて、Bcl-XL遺伝子導入による再灌流障害防止に成功した。

 

Ｅ）幹細胞を用いた細胞療法

ａ．　骨髄ストローマ細胞株を用いた人工骨髄システム：　ヒト骨髄ストローマ細胞にテロメラーゼ遺伝子 hTERT を導入することにより、トランスフォームすることなく不死化骨髄ストローマ細胞株（以下 Stroma/hTERT）を得た。Stroma/hTERT細胞との共培養系で、造血幹細胞の増殖促進が得られた。Stroma/hTERTに Indian Hedgehog (IHH) 遺伝子を高発現した細胞株との共培養では、さらに６倍も高い造血幹細胞の増幅が得られ、臨床研究が進められている。一方、造血前駆細胞を、Stroma/hTERTとの共培養により、大量に増殖させ、成熟赤血球や巨核球を調製できることを示し、実用化研究へとつながっている。

ｂ．　間葉系幹細胞 (MSC) の治療への応用：　

1）MSCの骨分化：　 BMP2遺伝子導入したMSCを用いて、同所性骨折治療モデルで高い骨形成が得られた。整形外科領域への応用が期待される。

2）MSC細胞移植による脳保護：　MSCの神経分化能と高い遊走能に着目して、ラット脳梗塞モデル治療実験を試みた。BDNF遺伝子導入したMSCの移植により、脳保護・治療効果を得た。

3）MSCによる脳腫瘍治療：　MSCを静脈内投与すると、傷害を受けた中枢神経組織に特異的に集積した。脳内腫瘍治療実験で、MSC細胞はグリオーマ細胞塊の辺縁を取り巻くように拡がり、サイトカイン遺伝子導入によって強い抗腫瘍効果が得られた。グリオーマ選択的なDDSとして有望である。

 

 

 

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付録：　主要原著論文１５編のリスト

 

1.　腫瘍の特異的標的化を目指した新規治療法の開発（1984-現在）

        Ａ）抗癌剤耐性の分子機構と診断治療（1984-1990）

        Ｂ）癌に対する免疫遺伝子治療（1990-現在）

        Ｃ）標的化療法を目指した基盤技術の開発（1992-現在）

2.　再生医学の基礎研究と臨床応用（1999-現在）

        Ｄ）血管新生・心臓保護

        Ｅ）骨髄幹細胞・造血幹細胞を用いた細胞療法

 

Ａ）抗癌剤耐性の分子機構と診断治療への応用

 

1.   Hamada, H. and Tsuruo, T.  Functional role for the 170- to 180-kDa glycoprotein specific to drug-resistant tumor cells as revealed by monoclonal antibodies.  Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 83: 7785-7789, 1986.

 

2.   Hamada, H. and Tsuruo, T.  Purification of the 170- to 180 kilodalton membrane glycoprotein associated with multidrug resistance: The 170- to 180-kilodalton membrane glycoprotein is an ATPase.  J. Biol. Chem., 263: 1454-1458, 1988.

 

3.   Hamada, H., Miura, K., Ariyoshi, K., Heike, Y., Sato, S., Kameyama, K., Kurosawa, Y. and Tsuruo, T.  Mouse-human chimeric antibody against the multidrug transporter P-glycoprotein.  Cancer Res., 50: 3167-3171, 1990.

 

 

Ｂ）癌に対する免疫遺伝子治療

 

4.   Nakamura, Y., Wakimoto, H., Abe, J., Kanegae, Y., Saito, I., Aoyagi, M., Hirakawa, K. and Hamada, H.  Adoptive immunotherapy with murine tumor-specific T lymphocytes engineered to secrete interleukin-2.  Cancer Res., 54: 5757-5760, 1994.

 

5.   Wakimoto, H., Abe, J., Tsunoda, R, Aoyagi, M., Hirakawa, K. and Hamada, H.  Intensified antitumor immunity by a cancer vaccine that produces granulocyte-macrophage colony-stimulating factor plus interleukin 4.  Cancer Res., 56: 1828-1833, 1996.

 

6.   Shibagaki, N., Hanada, Yamashita, H., Shimada, S. and Hamada, H.  Overexpression of CD82 on human T cells enhances LFA1/ICAM1-mediated cell-cell adhesion: functional association between CD82 and LFA1 in T cell activation.  Eur. J. Immunol., 29(12): 4081-4091, 1999.

 

 

Ｃ）標的化療法を目指した基盤技術の開発（1992-現在）

 

7.   Shinoura, N., Yoshida, Y., Tsunoda, R., Ohashi, M., Zhang, W., Asai, A., Kirino, T. and Hamada, H.  Highly augmented cytopathic effect of a fiber-mutant E1B-defective adenovirus for gene therapy of gliomas.  Cancer Res., 59(14): 3411-3416, 1999.

 

8.   Shinoura, N., Muramatsu, Y., Nishimura, M., Yoshida, Y., Saito, A., Yokoyama, T., Furukawa, T., Horii, H., Hashimoto, M., Asai, A., Kirino, T. and Hamada, H.  Adenovirus-mediated transfer of p33ING with p53 drastically augments apoptosis in gliomas.  Cancer Res., 59(21): 5521-5528, 1999.

 

9.   Nakamura T, Sato K and Hamada H.  Reduction of natural adenovirus tropism to the liver by both ablation of fiber-Coxsackievirus and adenovirus receptor interaction and use of replaceable short fiber.  J. Virol., 77(4): 2512-2521, 2003.

 

10. Tanaka T., Huang J., Hirai S., Kuroki M., Kuroki M., Watanabe N., Tomihara K., Kato K. and Hamada H.  Carcinoembryonic antigen targeted selective genetherapy for gastric cancer through FZ33 fiber-modified adenovirus vectors.  Clinical Cancer Research, 12(12): 3803-3813, 2006.

 

 

Ｄ）血管新生と心臓保護

 

11. Takahashi K, Ito Y, Morikawa M, Kobune M, Huang J, Tsukamoto M, Sasaki K, Nakamura K, Dehari H, Ikeda K, Uchida H, Hirai S, Abe T and Hamada H  Adenoviral delivered angiopoietin-1 reduces the infarction and attenuates the progression of cardiac dysfunction in the rat model of acute myocardial infarction.  Mol. Ther. 8(4):584-592, 2003.

 

12. Huang J., Nakamura K., Ito Y., Uzuka T., Morikawa M., Hirai S., Tomihara K., Tanaka T., Masuta Y., Ishii K., Kato K., Hamada H.  Bcl-xL gene transfer inhibits Bax translocation and prolongs cardiac cold preservation time in rat.  Circulation, 112(1): 76-83, 2005.

 

 

Ｅ）骨髄幹細胞・造血幹細胞を用いた細胞療法

 

13. Kawano Y, Kobune M, Yamaguchi M, Nakamura K, Ito Y, Sasaki K, Takahashi S, Nakamura T, Chiba H, Sato T, Matsunaga T, Azuma H, Ikebuchi K, Ikeda H, Kato J, Niitsu Y and Hamada H.  Ex vivo　expansion of human umbilical cord hematopoietic progenitor cells using a coculture system with human telomerase catalytic subnit (hTERT)-transfected human stromal cells. Blood, 101(2): 532-540, 2003.

 

14. Kobune M., Ito Y., Kawano Y., Sasaki K., Uchida H., Nakamura K., Dehari H., Chiba H., Takimoto R., Matsunaga T., Terui T., Kato J., Niitsu Y., Hamada H.  Indian hedgehog gene transfer augments hematopoietic support of human stromal cells including NOD/SCID-beta-2m-/- repopulating cells.  Blood, 104(4): 1002-1009, 2004.

 

15. Nakamura K., Ito Y., Kawano Y., Kurozumi K., Kobune M., Tsuda H., Bizen A., Honmou O., Niitsu Y. and Hamada H.   Anti-tumor effect of genetically engineered mesenchymal stem cells in a rat glioma model.  Gene Ther., 11(14): 1155-1164, 2004.