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1 短期間で癌を発生させる 新規モデル動物 名古屋市立大学大学院医学研究科教授津田洋幸 1

2 研究背景 動物への発がん物質の投与による化学発がんでは がんの発生に約半年から一年の期間を要する 飼育期間の短縮はコスト削減に大きく貢献 短期間で発癌するヒトがんのモデル動物を開発した 2

3 従来の化学発がんモデル 肺がんモデル化学発がん (25-30 週間 ) DHPN NNK 4-NQO 乳がんモデル化学発がん (20-30 週間 ) MNU DMBA 大腸がんモデル化学発がん (24-32 週間 ) AOM DMH 3

4 膵がんモデル 化学発がんではマウスおよびラットに膵管がんを発生させることが困難 ほとんどのヒト膵がんは膵管由来の膵管がんである ハムスターにおいてのみ化学発がん物質 (BOP) によって膵管がんを発生させることが可能 (10 週間 ) 4

5 膵がん 5 年生存率が 5% 以下という極めて予後不良な悪性がんである 膵がんの克服には早期診断 早期治療が重要である 新しい診断 治療法の開発が待たれている K-ras 膵がん 肺がん等で高頻度に遺伝子変異がみられる 5

6 遺伝子改変動物 6

7 Proto type human Ha-ras gene(6.9 kb) I II III IV * B S S S B 12 Gly 61 Gln * B: BamH I S: Sac I a point mutation in the last intron a b c d e f g h i j k l m n o p q r a, uterus; b, skin; c, muscle; d, bladder;e, ovary; f, kidney g, large intestine; h, small intestine; i, glandular stomach; j, forestomach; k, spleen; l, liver; m, heart; n, lung; o, thymus; p, salivary gland; q, cerebellum; r, cerebrum q Chr 5q24-q31.1 ヒトプロト型 c-ha-ras 遺伝子トランスジェニックラットHras128 (3 コピー ) ( 特許 : 米国, 日本, 平 取得済み ) 7

8 化学発がん物質による乳腺腫瘍の短期発生 0 (50 days old) 8w MNU, 50mg/kg, i.v. 0 (50 days old) 16w DMBA, 40mg/kg, i.g. 0(50d old) 4 12w PhIP, 100mg/kg X 8 Hras128/ Wild Hras128/ Wild Hras128/Wild Rats with tumors (%) MNU Hras /rat 0.46/rat Wild w Hras /rat /rat Wild w Hras128 Wild 9.67 /rat 0/rat w 8

9 Mammary carcinogen Non-mammary carcinogen Summary of Susceptibility to Various Carcinogens Test compound +, Yes ; -, No Route Mammary gl. Female Male MNU i.g., i.p + + DMBA i.g., Painting PhIP i.g MC i.g. B[a]P i.g. + + DHPN i.g. + + Anthracene i.g. Pyrene i.g. NNK IQ MeIQx AOM i.g. i.g. i.g. + - i.g. DEN i.g. - TPA + + NMBA - - DMA i.g. Skin Male + + Esophagus Male Painting + s.c. + 9

10 ヒト活性型 H- / Kras トランスジェニックラット loxp loxp OFF CAG neo r pa H- / K-ras v12 GpA neo r pa loxp Stuffer Cre adenovirus vector infection loxp ON CAG H- / K-ras v12 GpA 2 4 週間でがんが発生! 10

11 膵がん病変 Cre発現ベクター コントロールベクター Cre発現ベクター 膵上皮内腫瘍性病変 PanIN 膵管がん 11

12 アデノウイルスは膵管 腺房中心細胞 介在管 腺房細胞に感染する Acinar Cells Centroacinar Cells Duct Intercalated Duct Duct Centroacinar Cells Intercalated Duct Acinar Cells Centroacinar Cells Intercalated Duct 12

13 Ductal cell hyperplasia (PanIN-1a/b) 13

14 Ductal carcinoma 14

15 Centroacinar cell Acinus Acinar cell Centroacinar cell proliferation Acinar cell tumor Intercalated duct Ductal proliferation Pancreatic duct Normal Pancreas Duct epithelial proliferation ras ON PanIN lesion Early lesions Papillary tubular carcinoma Ductal carcinoma 15

16 これまでに報告された膵がんモデル動物 Animal Carcinogen Route Tumor Type Reference Hamster BOP s.c. Ductal Pour, P (1975, 1984) BOP (+ethionine s.c. Ductal Konishi, Y (1990) Rat +methionine) BOP s.c. Acinar Pour, P (1975) >>Ductal Azaserine i.p. Acinar Longnecker,D (1975) Mouse Transgene Mutated K-ras (conditional) Promoter Tumor Type Reference Elastase Acinar Grippo, PJ (2003) K19 Ductal Bembeck, FH (2004) Pdx-1 Ductal Hingorani SR (2003) 16

17 従来技術とその問題点 ヒトのほとんどの膵がんは膵管由来の膵管がんである 動物モデルにはハムスターにおいて化学発がんによる膵管がんモデルがある ハムスターはSPF 動物ではない ハムスターのゲノム情報の不足 17

18 新技術の特徴 従来技術との比較 ヒトに類似した膵管由来の膵管がんをラットで発生させることに成功した ハムスターモデルではゲノム情報が限られている ラットのモデルができたことにより ゲノム情報を有効活用することが可能となった 本技術の適用により 飼育期間が短縮できるため コストが大幅に削減されることが期待される 18

19 想定される用途 抗癌剤の治療効果判定発がん期間が短いので 抗癌剤の治療効果判定に用いれば費用削減のメリットが大きいと考えられる 血清診断ラットはマウスに比べ充分量の血液が採取可能なため 血清診断法の開発に有利である 19

20 想定される業界 想定されるユーザー 製薬メーカー研究所等診断薬開発メーカー 20

21 実用化に向けた課題 現在 肺がん 膵がんを短期間で発生させることに成功した 他の臓器では未実施である 企業ではウイルスの使用 持込が禁止されている場合がある ウイルスベクター以外の遺伝子導入方法を用い Cre を発現させてがんを発生させる方法を確立する必要がある 抗癌剤の治療効果の判定方法を開発する必要がある (in vivo イメージング 血清診断など ) 21

22 企業への期待 トランスジェニックラットの生産 販売 がんのバイオマーカーの探索 ( 特に初期膵がんのマーカー ) 新しいがん診断方法の開発 新規抗がん剤の治療効果の判定 22

23 本技術に関する知的財産権 発明の名称 : ヒト変異型 K-ras(K-ras V12 ) 遺伝子をコンディショナルに発現するトランスジェニック非ヒト哺乳動物 出願番号 : 特願 出願人 発明者 : 公立大学法人名古屋市立大学 : 津田洋幸 深町勝巳 David B Alexander 23

24 お問い合わせ先 知的財産 受託研究 共同研究に関するご相談など 名古屋市立大学事務局学術推進室学術推進係 ( 産学官 地域連携推進センター ) 担当 : 林泰司 片山恵美子 TEL: / Fax: kikaku2@adm.nagoya-cu.ac.jp 皆様からのご相談を心よりお待ちしております 24

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