2022 年 4 ⽉ 20 ⽇（⽔）

NEWS RELEASE

肺癌細胞から出る細胞外小胞を調べて肺癌の種類を診断できる可能性
⿅児島⼤学⼤学院医⻭学総合研究科 呼吸器内科学分野の研究グループと地⽅独⽴⾏政法⼈⼤阪府⽴病院機構 ⼤阪国際がんセンター研究所・糖鎖オンコロジー部との共同研究により、肺癌細胞から放出された袋状の粒⼦(細胞外⼩胞: EV*1)に含まれる糖鎖のかたちを調べることで、EVを放出した癌細胞の種類を診断できる可能性を⾒出し、その詳細が 2022 年 4 ⽉ 18 ⽇に国際学術誌 「Journal of Biological Chemistry」に掲載されました。本知⾒は、現在世界中で⾏われている EV 研究の更なる発展に寄与するとともに、肺癌治療薬の選択などの臨床応⽤に有益であると考えられます。
*1: Extracellular vesicles

概要
EV は、細胞が放出するナノメートル（10 億分の１メートル）サイズの袋状の物質です。その役割について徐々に解明が進み、最近では癌細胞においては増殖や転移に関与すると考えられています。EV にはさまざまなタンパク質が含まれていますが、その種類や量は肺癌患者では異なることが知られています。しかし、この違いは癌細胞の種類や性質を反映しておらず、EV がどのような細胞から放出されたのかは分かりませんでした。
“細胞の顔”とも例えられる糖鎖は、細胞の種類によってそのかたちが異なることが古くから知られています。この糖鎖のかたちは、ほとんどそのまま EV にコピーされることを私たちは報告してきました。このような背景から、共同研究チームは EV の糖鎖を調べることで、その EV を分泌した細胞を特定できるのではないかと考えました。実際に、⼩細胞肺癌と⾮⼩細胞肺癌から放出された EV には、それぞれの癌細胞の性質を反映した異なる糖鎖が存在することが明らかになりました。
肺癌は⼤きく、⼩細胞肺癌と⾮⼩細胞肺癌に分けられ、肺癌の性格や治療⽅法が全く異なります。現在の医療では、患者さんの⾝体から細胞を取って顕微鏡で⾒ないとどちらか分かりません
が、細胞を取るには出⾎などの危険性を伴います。今回、EV を調べるだけでどちらのタイプか簡単に分かる研究成果が得られましたので、今後、患者さんの体液を⽤いた危険性の少ない診断⽅法への道が開かれました。さらに詳しく癌細胞の種類や性質を調べられる可能性があり、EVを⽤いた検査、治療の選択や新規治療の研究開発などに寄与することが期待されます。

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細胞外⼩胞(EV)は細胞から放出される⼤きさが 50〜150nm と⾮常に⼩さな袋状の物質です。
癌研究においては、癌の転移などに関わっていることが解明され、研究対象として注⽬されています。EV はその⼩さな袋の中に細胞のタンパク質や DNA、メッセンジャーRNA、マイクロ RNAといった核酸を封⼊し、それらを他の細胞へ受け渡すことで情報を伝えているとされています（図１、２）。

共同研究チームは、病態が異なる２種類の肺癌細胞から放出される EV には、それぞれの細胞の特徴を反映する分⼦を有しているのではとの仮説を⽴てました。タンパク質に付加された N 結合型糖鎖は細胞の特徴を反映することがよく知られていますので、それらについて解析しました。

N 結合型糖鎖は細胞内の⼩胞体で合成されたタンパク質に付加されます（図 3）。この糖鎖には、合成されたタンパク質を安定化させるという品質管理の役割があります。

⼩胞体で糖鎖を付加されたタンパク質は次にゴルジ体へ輸送されます。ゴルジ体では糖鎖構造が⼤きく変化しますが（図 4）、その変化は細胞の種類ごとに異なります。このことから、N 結合型糖鎖は細胞の特徴を反映する“顔”のような働きもあると⾔えます。

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神経内分泌癌の性質をもつ⼩細胞肺癌と肺上⽪に由来する⾮⼩細胞肺癌の細胞から EV を集め、そこに含まれる N 結合型糖鎖を解析した結果、⼩細胞肺癌の EV には脳に関連する糖鎖が確認されました。⼀⽅、⾮⼩細胞肺癌は肺上⽪に特徴的な糖鎖を持つことが確認されました(図 5)。

糖鎖はタンパク質に結合した状態で存在しています。まず２種類の肺癌細胞の EV を⽤いて特徴的な糖鎖を持つタンパク質について詳しく調べてみると、いくつかのインテグリンと呼ばれるタンパク質が⾒つかりました。インテグリンは、α鎖、β鎖と２つの異なる構造からなるタンパク質（図 6）で、主に細胞と細胞外基質との接着に関与しています。α鎖、β鎖共に複数の種類を有しており（α鎖: 18 種類、β鎖: 8 種類）、その組み合わせによって発現している細胞や結合する対象の分⼦が異なります。
次に、インテグリンについて解析したところ、⾮⼩細胞肺癌では細胞、EV の双⽅で上⽪に特徴的なインテグリンα6β4 が認められました。⼀⽅、⼩細胞肺癌では⾒られませんでした。よって、肺癌細胞においてインテグリンα6β4 は⾮⼩細胞肺癌で特異的であることが分かりました。

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以上のことから、⼩細胞肺癌と⾮⼩細胞肺癌の細胞から分泌される EV には、それぞれの起源の癌細胞を⽰す N 結合型糖鎖が存在することが分かりました。本研究の成果は、EV の N 結合型糖鎖を解析することでその細胞の由来を同定できる可能性があることを⽰唆しています。

論文情報＜タイトル＞
Identification of distinct N-glycosylation patterns on extracellular vesicles from small-cell andnon-small-cell lung cancer cells＜著者名＞
Kiyotaka Kondo, Yoichiro Harada, Miyako Nakano, Takehiro Suzuki, Tomoko Fukushige,
Ken Hanzawa, Hirokazu Yagi, Koichi Takagi, Keiko Mizuno, Yasuhide Miyamoto,
Naoyuki Taniguchi, Koichi Kato, Takuro Kanekura, Naoshi Dohmae, Kentaro Machida,
Ikuro Maruyama, Hiromasa Inoue＜雑誌＞
The Journal of Biological Chemistry＜DOI＞
https://doi.org/10.1016/j.jbc.2022.101950

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共同研究グループ（研究当時）
⿅児島⼤学⼤学院医⻭学総合研究科
呼吸器内科学分野
⼤学院⽣
近藤 清貴
特任助教
⾼⽊ 弘⼀
講師
町⽥ 健太朗
特任准教授
⽔野 圭⼦
教授
井上 博雅
⼤阪国際がんセンター
研究所 糖鎖オンコロジー部
チームリーダー原⽥ 陽⼀郎研究所⻑兼部⻑⾕⼝ 直之
広島⼤学⼤学院統合⽣命科学研究科
⽣物⼯学プログラム
准教授
中ノ 三弥⼦
⿅児島⼤学⼤学院医⻭学総合研究科
システム⾎栓制御学講座
特任教授
丸⼭ 征郎
⿅児島⼤学⼤学院医⻭学総合研究科
⽪膚科学分野
技能補佐員
福重 智⼦
教授
⾦蔵 拓郎
理化学研究所
環境資源科学研究センター ⽣命分⼦解析ユニット
専任技師
鈴⽊ 健裕
ユニットリーダー 堂前 直
⼤阪国際がんセンター
研究所 分⼦⽣物学部
研究員
半澤 健部⻑
宮本 泰豪
名古屋市⽴⼤学⼤学院薬学研究科
⽣命分⼦構造学分野
准教授
⽮⽊ 宏和
⾃然科学研究機構 ⽣命創成探究センター / 分⼦科学研究所
名古屋市⽴⼤学⼤学院薬学研究科
教授
加藤 晃⼀

5問い合わせ先＜研究内容に関すること＞
⿅児島⼤学⼤学院医⻭学総合研究科 呼吸器内科学分野
教授

井上 博雅

TEL 099-275-6481＜報道・広報に関する窓⼝＞
⿅児島⼤学⼤学院医⻭学総合研究科
医⻭学総合研究科等事務部 総務課 総務係
TEL 099−275−6015
E-mail: isgsoumu@kuas.kagoshima-u.ac.jp
地⽅独⽴⾏政法⼈ ⼤阪府⽴病院機構 ⼤阪国際がんセンター
事務局 総務・広報グループ
TEL 06-6945-1181(内線 5101、5105)
受付時間 平⽇ 9:00〜17:30
⾃然科学研究機構 ⽣命創成探究センター
研究戦略室
TEL 0564-59-5885
E-mail: press@excells.orion.ac.jp
⾃然科学研究機構 分⼦科学研究所
研究⼒強化戦略室 広報担当
TEL 0564-55-7209 FAX 0564-55-7374
E-mail: press@ims.ac.jp

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