博 士 （ 医 学 ） 金 井 基 錫

学位論文題名
Aberrant expressionsofHOXg
ene
sln
COloreCtalandhepatOCe11ularC
arCinomaS（大腸癌と 肝細胞癌におけるHOX遺伝子の発現異常）

学位論文内容の要旨【緒言】癌における組織構築の乱れや浸潤・転移は、癌細胞のもつ位置情報の異常に基づく現象と捉えることができる。細胞の位置情報の担い手として、ホメオボックス遺伝子ファミ リーに属 するHO
X遺伝子 がよく知 られて いる。ヒ トのHOX遺伝子 は合計 39個同定されて お り 、9か ら 1
1の HO
X遺 伝 子か ら な る4つ の ク ラス ターを形 成して いる。各 HOX
遺伝子は転写因子をコードしており、それらの下位にある接着因子や増殖因子などの標的遺伝子の 発現を調節しながら形態形成を進めていく。最近、HOX
遺伝子の発現パターンは、胎生期のみならず成体においても臓器・組織に特異的であることがわかってきた。さらに、様々な 癌組織におけるHO
X遺伝子の発現パターンは正常組織のそれとは異なることが報告されて きている。これらの事実は、HOX遺伝子が胎生期だけでなく成体においても臓器・組織に特徴的な構築や機能の維持に関与していることを伺わせる。
本研究では、癌細胞が置かれた位置（臓器）に焦点を当て、大腸癌の原発巣と肝転移巣、肝 細胞癌の原発巣におけるHOX遺伝子の発現パターンを比較検討した。また、大腸が大きく分けてニつの異なった発生起源に由来することから、大腸については右側大腸（盲腸、上行 結腸、横 行結腸 ）と左側 大腸（下行結腸、S状結腸、直腸）に分け、大腸癌のHO
X遺伝子の発現パターンを比較した。
【対象と 方法】北 海道大 学病院第 二外科 およびそ の関連 施設にお いて2000
年 から2002
年までに組織提供の同意が得られ治癒切除された大腸腺癌原発癌組織40例、大腸腺癌の肝転移組織 11例、お よび肝細 胞癌の原発組織25例を対象とした。大腸腺癌の肝転移巣11例のうち8例では同一患者からの原発巣組織も得られた。また、大腸癌原発巣から5 cm以上離れた非癌部粘膜上皮組織20例および肝細胞癌の非癌部肝組織19例についても解析の対象とした。各組織からtotalR
NAを抽出し、逆転写反応を行った。得られたcDNAをもとに、各H
OX
遺 伝子に特 異的な プライマ ーを用 いて定量 的リア ルタイム P
CRを行 った。 得られたH
OX
遺伝子の発現量は、内因性コントロールとして用いたB‑
アクチン遺伝子の発現量に対す る 相 対比 で 表 した 。 統 計学 的 有 意差 は Ma
nn‑Whitneyリtestに よって評 価した。
【結果】まず、右側大腸、左側大腸および肝臓の非癌部組織におけるHOX遺伝子の発現パター ンを調べ た。大 腸粘膜組 織では HOXA9、All、A13、B5、B6、B7、およ びB
13が他のHOX遺伝子に 比べて 高い発現 を示し た。右側 と左側大 腸を比較すると、左側のHOX
B
13とD13の 発現 は 右 側よ り も 有意 に 高 く、 ー 方 、右 側 のHO
XB6とB9の発 現は左 側に比べ有意に 高いことが明らかとなった。非癌部肝組織では、ほとんどのH
OX遺伝子の発現が無い かあ る い は極 め て 低く 、例 外的に H
OX
Bクラスタ ーのHO
XB2、B3、お よぴB4が 比較的高い発 現を示し た。
っぎに、癌組織と非癌部組織のH
OX遺伝子の発現パターンを比較した。大腸癌において― 177―

は 非癌部 粘膜組織 と異なる発現を示すHOX遺伝子が，右側と左側大腸で異なっていた。すな わち、 左側に生 じた大 腸癌組織 では非癌 部粘膜 組織に比 べ、HOXA9、B3、B8、およびB9の 発現 が 有 意 に高 く 、 逆に HOX
B2、B13、Dl、D3、D4、D8、 およびD12の発現 レベルが有意に低かった。一方、右側大腸に生じた癌組織と非癌部組織の間で発現が異なっていた
HOX遺伝 子 は HOXA9とDlの 2
つ の み で、 前 者 の発 現 iま癌 組 織 で 、後者 は非癌部 組織で有 意に高 かった。 肝細胞 癌組織と 非癌部組 織を比 較すると 、HOXA3をはじめとする28個の HOX
遺 伝 子の発 現レベル が両者 間で異な り、そ れらのHO
X遺伝子 の発現 はすべて 癌組織において有意に高いことが明らかになった。
転 移、浸 潤性とHOX
遺伝子の発現との関連性を検討したところ、右側大腸癌では肝転移を 有 す る原 発大腸 癌組織の H
OX
A3とDllの発 現が、 肝転移の ない原 発癌組織 のそれら に比 べ、有 意に高い ことがわかった。っぎに、肝転移巣と原発巣のHO
X
遺伝子の発現を調べた 。右側 、左側に かかわらず、手術時に肝転移のあった原発大腸癌組織のHO
XD8の発現は肝転移巣のそれに比べ、有意に高かった。さらに、同一患者から原発巣と転移巣の両組織が得 られた 8
例で も、1例を除 き、肝転 移巣の H
OX
D8の発 現は原 発組織に 比べて有意に低かった。
最 後に、 肝細胞癌におけるHOX
遺伝子の発現レベルと臨床病理学的因子との間の関連性について検討した。その結果、門脈、肝静脈あるいは胆管に浸潤している肝細胞癌組織のHOXA5の発現は、それらへの浸潤性のみられない肝細胞癌組織に比べて有意に低かった。
【 考察】 正常（非癌部）組織におけるH
OX遺伝子の発現解析結果は、その発現パターンが右側大腸、左側大腸および肝臓のそれぞれの臓器に特徴的であることを示した。これらの発 現パタ ーンは、 胎生期におけるHO
X
遺伝子の発現パターンと類似しており、器官形成過程 だけで なく、そ の構築や機能の維持にもH
O
X遺伝子が何らかの役割を果たしていることを推察させる。
HOX
遺伝 子の発現 パターンを癌組織と非癌部組織との間で比較した解析から、いくっかの 興味深 い結果を 得た。それらのひとっは、癌組織で発現が変化していたH
OX遺伝子の数が右側大腸に比べて、左側大腸で著明に多かったことである。右側では、癌組織において2
つ の HOX遺 伝 子、 す な わち HOXA
9の 発 現増 加 と H
OXD1の 発 現 低下 が 認 めら れ た の に対し 、 左 側で は、 これら2遺伝子 を含む 合計11のHOX遺伝 子の発現 が癌組 織で変化 していた 。これ らの結果 は、両 側の大腸 癌で同様 の発現 変化のみ られた H
OXA9とDlが、大腸癌の発生部位に関係なく発癌・悪性化に関与している可能性を示唆している。ー方、左側大腸癌 でみら れた数多 くのH
O
X
遺伝子の発現変化には、左側大腸に特有の微小環境が何らかの影響を及ばしている可能性が考えられる。
HOX
D8は、 大腸癌の原発巣と肝転移巣組織との間で、その発現レベルが異なっていた唯一 の HO
X遺 伝子 であった 。すな わち、肝 転移巣組 織にお けるHO
XD8の発現 レベルは 、原発 巣組織 に比べて 有意に低かった。この結果は、HOX
D8が大腸癌の肝転移に対する抑制遺伝 子とし て機能し ていることを推測させる。さらに、HO
XD8が非癌部肝組織で発現していな いとい う事実と を考え合わせると、HOX
D8の発現低下は、大腸癌細胞に肝臓を正所として認識させる位置情報として働いている可能性が考えられる。
血 管や胆 管への浸潤を伴った肝細胞癌組織におけるHOX
A5の発現は、浸潤を伴わなぃ肝細 胞癌組 織に比べ て著明に低かった。肝細胞癌組織のH
O
XA5の発現は、非癌部組織に比べ高 いこと から、HO
XA5は発癌過程では促進的に働くが、浸潤過程においてはむしろ抑制的に機能している可能性が推察される。

ー 178−

学位論 文審査の要旨
主 査 教 授 秋田 弘俊
副 査 教 授 今村 雅寛
副 査 教 授 近藤 哲
副査 准教授 濱田淳一

学位論文題名
AberrantexpressionsofH
OXgenesincolorecta
landhepatocellular carcinomas（大腸 癌と肝細胞 癌におけるHOX遺伝子の発現異常）

細胞 の位 置情 報の 担い 手と し て、 H
OX遺伝 子群 がよ く知 ら れて いる。ヒトのHOX
遺伝子 は合 計39個同定されており，9から11の遺伝子からなる4つのクラスターを形成している。各HO
X遺伝子は転写因子をコードしてお り、それらの下位にある接着因子や増殖因子などの標的遺伝 子の発現を調節しながら形態形成を進めていく。最近、 HOX
遺伝子の発現パターンは、胎生期のみならず成体においても臓器、組織に特異的であり、さらに、様々な癌 組織 での発現パターンが正常組織でのそれとは異なることが報告されている。
本研究では、 大腸癌の原発巣と肝転移巣、肝細胞癌の原発巣における HOX
遺伝子の発現パ ター ンを 検討した。大腸癌原発巣 40例、大腸癌肝転移巣11例、肝細胞癌25例を対象とした。大腸癌の 肝転移巣11例のうち8例では 原発組織も検索できた。また、大腸正常粘膜組織20例および 非癌部肝組織19例についても解析対象とした。各組織か らtotalRNAを抽出 し、 逆転 写反 応を 行っ た。 得 られ たcD
NAをもとに、各HOX遺伝子に特異的なプライマーを用いて定量 的リアルタイムPCRを行った 。得られた発現量は，内因性コシトロールとし て 用 い た B‑ア ク チ ン 遺 伝 子 の 発 現 量に 対す る相 対比 で表 した 。 統計 学的 有意 差はMann‑Whitney
リtestによって評価した。
ま ず 、 大 腸 正 常 粘 膜 組 織 で は HOXA9、 All、 A13、 B5、 B6、 B7、 B13が他 のHOX遺伝
子 に比 べて 高い 発現 を示 した 。 右側 と左側大腸を比較すると、 左側のHOX
B13とD13の発現 は右 側よ りも 有意 に高 く、 一 方、 右側のHOXB6とB9の発現は左側に比べ有意に高かった。非癌部肝組 織では、ほとんどのHOX遺伝子の発現が無いか、あるいは極めて低かった。
これらの発現バ ターンは、胎生期におけるHOX遺伝子の発現バターンと類似しており、器官形成過程だけ でなく、その構築や機能の維持にもHOX遺伝子が何らかの役割を果たしていることを推察 させる。
っぎに、癌組 織と非癌部組織のHOX
遺伝子 の発現バターンを比較した。大腸癌においては正常粘膜組織 と異なる発現を示すH
OX
遺伝 子が，右側と左側大腸で異なっていた。すなわ ち、 左側 の大 腸癌 組織 では 正 常粘 膜組織に比ベ、HOXA9、B3、B8、B9の発現が有意に高 く、 逆に HO
XB2、B13、 Dl、 D3、D4、D8、D12の発現レベルが有意に低かった。一方、右 側 の 大 腸 癌 組 織 と 正 常 組 織 で 発 現 が異 なっ てし ゝた HO
X遺 伝子 はHOXA9と HOXD1の2つのみで、前者の発現は癌組織で、後者は非癌部組織で有意に高かった。肝細胞癌組織と非癌 部組 織を 比較 する と、 合計 28個の H
OX遺伝子の発現レベルが癌組織において有意に高いことが明らか になった。
− 179―

転移、 浸潤能 とHOX
遺 伝子の 発現との 関連性を検討したところ、右側大腸癌では肝転移を 有す る 原 発大 腸 癌 組織 の HO
XA3とDllの発現 が、肝 転移のな い原発癌 組織の それらに比ベ、 有意に 高いこと がわかっ た。っ ぎに、肝転移巣と原発巣とにおけるHOX
遺伝子の発現を調 べた。 肝転移巣 でのHOXD8の発現 は、大腸の右側、左側にかかわらず、また、肝転移の有無に関わらず、原発大腸癌組織および正常粘膜での発現に比べて有意に低かった。さらに、 同一患 者から原発巣と肝転移巣の両組織が得られた8例でも、1例を除き、肝転移巣のHOXD8の 発 現 は原 発 組 織に 比 べ て有 意に低か った。 最後に、 肝細胞癌 におけ るH
OX
遺伝子の発現レベルと臨床病理学的因子との間の関連性について検討した。その結果、脈管侵襲を有 する肝 細胞癌組 織のHO
X A5の 発現は、 脈管侵 襲を有さ ない肝 細胞癌組織に比べて有意に低かった。
これら の結泉 から、HOX遺伝 子の発現 異常が、大腸癌と肝細胞癌の発生や増殖において何らかの重要な役割を担うことが示唆された。
口頭発 表に続 き、副査 今村雅 寛教授よ り大腸癌と肝細胞癌の予後に関連するH
O
X遺伝子の有無 につい てと正常 組織と癌 でのHO
X遺伝子発現の関連について、副査近藤哲教授より他の癌での発現パターンとの関連について、リン′ヾ節転移などとの関連について、主査秋田弘 俊教 授 よ りHOXA
9の 発 現亢 進 は 癌腫 による差 か位置 異常によ るものか につい て、HOX
遺伝子は個々に検討すべきか網羅的に検討すべきかについて、最後に副査濱田淳一准教授より 右側 大 腸癌 と 左側 大 腸癌 の 臨床 的 な相 違 点に つ いて の 質 問が あ った。
いずれの質問に対しても申請者はその主旨をよく理解し、自らの研究内容と文献的考察を交えて適切に回答した。
審査員一同はこれらの成果を高く評価し、大学院課程における研鑽や取得単位なども併せ申 請 者 が 博 士 （ 医 学 ） の 学 位を 受 ける の に 充分 な 資格 を 有 する と 判 定し た 。

− 180ー