●がん転移研究の新しい展開―分子研究から臨床へ―［II］転移の生物学と実験動物モデル

6．肺がんの多臓器転移モデルと治療への応用
矢野聖二＊，曽根三郎＊＊

肺がんは本邦で死亡率の最も高い難治性のがんであり，その原因として診断時における多臓器転移形成があげられ，QOL を阻害する大きな要因でもある．浸潤・転移の克服は最重要課題と考えられる．肺がんによる遠隔転移形成の分子機構の解明を目的に，肺がん細胞の多臓器転移モデルをいくつか作製し，悪性化に関わる分子を標的とした治療薬の有用性について検討を加えたので報告する．
通常の培養ヒト肺がん細胞は成熟 T および B リンパ球を欠損している SCID マウスにおいても造腫瘍性が低いため，肺がん細胞の生着を高める目的で抗マウス IL-2受容体 β 鎖抗体（TM-β1：大阪大学宮坂教授より供与）処理 で NK 細 胞 を 除 去 し た
SCID マウスに小細胞がん株（H69 VP，SBC-3，SBC-5），扁平上皮がん株（RERF-LCAI），腺がん株（PC-14）を静注した．小細胞がん株は主に肝および全身リンパ節転移を形成したのに対し，扁平上皮がん株は肝および腎転移を，腺がん株は肺および肝転移に加え癌性胸膜炎を形成したことより，これらのモデルは臨床における肺がんの進展・転移様式を反映していると考えられた．興味深いことに，骨転移形成に促進的に働く PTHrP（parathyroid hormone-related peptide）を高発現している小細胞がん株 SBC-5 は，肺，肝，腎，リンパ節転移に加え，再現性よく骨転移を形成した．さらに，抗がん剤（VP-16）は肺，肝，腎，リンパ節転移を抑制したが骨転移には無効で，逆に抗 PTHrP 抗体やビスホスホネートによる治療は，骨転移形成のみを特異的に抑制した．これらの結果は，臨床的にしばしばみられる臓器間の治療効果の違いを反映しており，本モデルは制がん剤のスクリーニングモデルとして有用である．
一方，個々の臓器の転移形成メカニズムの解析には単一臓器転移モデルも重要である．
PC-14 の高転移株 PC14PE6 をヌードマウスの内頸動脈より接種し，再現性の高い脳転移モデルを確立した．本モデルを用いて血管新生因子 VEGF
（vascular endothelial growth factor）が拡張血管形成を介して脳転移形成を促進することを示した．また，PC14PE6 をヌードマウスに静注することで肺転移を形成したのち癌性胸水を形成するモデルを用い，癌性胸水形成はがん細胞の胸膜浸潤と胸腔内での VEGF 高発現という 2 つのイベントからなり，血管透過性因子でもある VEGF が局所での血管透過性亢進により胸水形成を促進することを示した．さらに，VEGF 受容体阻害剤による治療で胸水形成が抑制できることも明らかにしており，転移モデルを用いたメカニズ
ム解析から標的分子を同定し，新規治療法を開発していくアプローチが重要であることを示した．

Multiple-organ metastasis models of lung cancer and its implication
for molecular target therapy
SEIJI YANO Third Department of Internal Medicine, The University of Tokushima School of Medicine
やの・せいじ：徳島大学医学部第３内科講師．平成２年徳島大学医学部卒業．平成９年同医学部第３内科助手．同年テキサス大学 MD
アンダーソン癌センター癌生物部客員助教授．平成12年現職．主研
究領域／呼吸器病学，臨床腫瘍学．
＊＊
そね・さぶろう：徳島大学医学部第3内科教授．
＊

38 第 119 回日本医学会シンポジウム

Key words

浸潤・転移
血管新生
臓器微小環境
分子標的治療おいても造腫瘍性が低いため，肺がん細胞のはじめに生着を高める目的で，抗マウス IL-2 受容体 β肺がんは，1998 年より本邦において悪性新鎖抗体（TM-β1：大阪大学宮坂教授より供与）生物による死亡原因の第 1 位となり，現在最処理（図）で NK 細胞を除去した SCID マウスも難治性のがんと考えられる．肺がんの難治に小細胞がん株（H69 VP，SBC-3，SBC-5），扁化の原因として診断時における多臓器転移形

平上皮がん株（RERF-LC-AI），腺がん株（PC-成があげられ，QOL を阻害する大きな要因で14）を静注した．小細胞がん株は主に肝およもあり，浸潤・転移の克服は最重点課題と考び全身リンパ節転移を形成したのに対し，扁えられる．肺がんによる遠隔転移形成の分子平上皮がん株は肝および腎転移を，腺がん株機構の解明には，動物モデルにおける詳細なは肺および肝転移に加え癌性胸膜炎を形成し解析が必須であるが，われわれは，肺がん細た（表 1）ことより，これらのモデルは臨床に胞の多臓器転移モデルをいくつか作製し，悪おける肺がんの進展・転移様式を反映してい性化に関わる分子を標的とした治療薬の有用ると考えられた1）．

性について検討を行っており，その成績を紹介する．



H69 VPは，小細胞肺がん株H69をエトポシド（VP-16）
存在下で長期培養することで P 糖蛋白質を発現し抗がん剤耐性を獲得した細胞で，in vitro において VP-16 以外にドキソル

1．ヒト肺がん細胞の多臓器転移モデル

ビシンやビンデシン（VDS）にも交叉耐性を示



通常の培養ヒト肺がん細胞は成熟 T およす．上記転移モデルにおいて，H69 と H69 VP

び B リンパ球を欠損している SCID マウスには肝，腎，リンパ節に多臓器転移を形成するが，IL-2 RβIL-2 RβSCIDマウス末梢血中のNK細胞

Asialo-GM1

Asialo-GM1

2days

6-8weeks

Tumor cells
i.v.

TM-β1
i.p.

図

抗マウス IL-2Rβ 鎖抗体（TM-β1）
処理による NK 細胞除去

がん転移研究の新しい展開―分子研究から臨床へ― 39

VDS 治療にて H69 の転移形成は抑制された

が H69 VP のそれは抑制されなかったことよ2．骨転移モデルり，この多臓器転移は抗がん剤の効果判定およびスクリーニングに有用であると考えられた．

骨転移は肺がんにおいて頻度が高く，脳転転移形成には腫瘍細胞と宿主側細胞の相互移と並んで患者の QOL を著しく低下させる反応が重要であるが，宿主側細胞としてマクため，臨床上非常に重要な問題である．
われわ

ロファージに着目し，腫瘍増殖局所でのマクれは 11 種類の肺がん細胞株を NK 細胞除去

ロファージ活性化が転移形成をいかに制御す

SCID マウスに静注し X 線写真撮影により骨る か を 解 析 す る 目 的 で H69 VP に ヒ ト M-転移形成を検討したが，骨転移形成に促進的にCSF（ macrophage colony-stimulating factor ）働くPTHrP（parathyroid hormone-related pep-遺伝子を導入した．M-CSF 遺伝子導入によりtide）を高発現している小細胞がん株 SBC-5腫瘍のマウス皮下での増殖は著しく低下しのみが，肺，肝，腎，リンパ節転移に加え，再現た．上記多臓器転移モデルにおいて転移形成

性よく骨転移を形成した3）．
さらに，抗がん剤を検討したところ，興味深いことに M-CSF（VP-16）は肺，肝，腎，リンパ節転移を抑制し遺伝子導入により肝転移およびリンパ節転移たが骨転移には無効で，逆に抗 PTHrP 抗体やは著明に抑制されたが腎転移は抑制されず

ビスホスホネートによる治療は，骨転移形式（表 2），M-CSF による転移抑制効果に臓器特のみを特異的に抑制した．
これらの結果より，2）異性があることが示された ．こうした現象

肺がんから産生される PTHrP が骨芽細胞のは，マウス皮下移植モデルのみでは検討不可活性化を介し，破骨細胞による骨吸収を促進能であり，多臓器転移モデルの重要性を示すすることで，骨転移形成を促進していることものである．

が示唆された．また，抗転移薬の治療効果に

表１

NK 細胞除去 SCID マウスにおけるヒト肺がん細胞株の転移モデル

組織型細胞株

小細胞がん

H69
H69/VP
SBC-3
PC-14A549
RERF-LC-AI

腺がん
孫平上皮がん

表２転移形成肺肝腎リンパ節−−−＋＋＋＋＋−＋＋＋＋＋＋＋−＋＋＋＋＋＋−＋＋＋＋＋＋＋＋＋−−−

H69/VP に対する M-CSF 遺伝子導入による転移抑制効果の臓器特異性

Cell line
親株コントロール株
M-CSF 遺伝子導入株

リンパ節頻度
9/99/92/9

肝結節数
ab

21 （9―28）
30 （4―43）
0 （0―3）

腎頻度

結節数

頻度

結節数

9/9
9/92/915（9―27）
14（9―27）0（0―2）

9/9
9/9
9/917（6―25）
28（3―40）
10（3―18）
aMedian

40 第 119 回日本医学会シンポジウム

bRange臓器特異性がみられることが確認された．

癌性胸水は進行非小細胞がん患者の予後不良因子であることが報告されるなど，胸水は肺3．脳転移モデル

がんの治療において重要な病態である5）．その治療としては通常ドレナージ後胸膜癒着術

一方，転移形成メカニズムの解析には単一が行われているが，胸水コントロール不良例も臓器転移モデルにおける検討も重要である．

少なくなく，より有効な治療法の開発が望ま

PC-14 の高転移株 PC14PE6 をヌードマウス

れる．われわれは VEGF に着目し，VEGF 高産の内頸動脈より接種し，再現性の高い脳転移生性肺腺がん細胞株（PC14PE6）と VEGF 低モデルを確立した．同モデルにおいて静注ま産生性肺扁平上皮がん細胞株（H226）のヌー

たは脾臓内注入した場合，肺転移や肝転移能ドマウスにおける肺転移および胸水形成能をの高い 5 種類の細胞株を用いて脳転移形成検討した．尾静脈より接種した場合，6 週までを検討した．脳転移能の高い細胞株により形に両株とも肺転移を形成し PC14PE6 は 7 週目成された転移巣では拡張した血管が数多くみまでに大量の血性胸水を形成したが，H226 はられ，分裂細胞数が増加しアポトーシスを起12週目までに胸水形成はみられなかった．
H226

こしている細胞数が減少していたことより，に VEGF 遺伝子を導入することにより血管透脳転移形成において血管新生が重要であるこ過性の亢進を介し胸水形成がみられるようにとが示唆された．興味深いことに，脳転移能なったことより，胸水形成においても VEGFの高い細胞株はいずれも VEGF（vascular en-が重要な働きを果たしていることが明らかと

dothelial growth factor）を過剰発現していた．

なった6）．PC 14 PE 6 に対するアンチセンス

VEGF は 1983 年に血管透過性亢進因子 Vas-VEGF 遺伝子導入や，VEGF レセプターチロ

cular permeability factor（ VPF）として，1989

シンキナーゼリン酸化阻害剤治療により胸水年に血管内皮細増殖因子として報告され，遺形成 が 抑 制 さ れ た こ と よ り，胸 水 中 VEGF

伝子解析の結果 1991 年に両者が同一の分子高値を示す症例において，VEGF 活性を抑制であることが明らかにされた分子で，現在最する治療を臨床的に応用できる可能性が示唆も重要な血管新生因子であると考えられていされた7）．

る．VEGF を高発現した高脳転移株 PC14PE6に対するアンチセンス VEGF 遺伝子導入におわりにより脳転移形成が抑制されたことより，腫瘍われわれが作製したヒト肺がん細胞を用いから産生される VEGF が拡張血管形成を誘た多臓器モデル，骨転移モデル，脳転移モデ導し脳転移形成を促進すると考えられる4）．

ルおよび癌性胸水モデルを紹介した．これら

よって，脳転移に対し VEGF 活性を抑制するのモデルはいずれも臨床における肺がんの進アプローチが有用であろう．

展様式を反映しており，分子機構の解析に有用であることを示した．近年，がんの増殖・4．癌性胸水モデル

進展に関わる異常発現分子を標的とし分子標的治療が注目され，実際に慢性骨髄性白血病

肺がんは癌性胸水の原因疾患の第 1 位でや非小細胞肺がんにおいて驚くべき治療効果あり，癌性胸水の存在は手術不能を意味するとがみられている．臨床の腫瘍進展様式を反映

ともに，胸痛，呼吸困難などを介し患者のQOLした動物モデルは新たな標的分子の探索にもを低下させる原因となっている．
さらに最近，有用であると考えられ，新規分子標的薬の臨
がん転移研究の新しい展開―分子研究から臨床へ― 41

床開発に寄与できるものと解析される．

ビスホスホネートも非常によい薬がどんどん開発されています．
また多臓器転移モデルは，〔文献〕

先ほど申しましたように，皮下腫瘍系で得ら

1）Yano S, Nishioka Y, Izumi K, et al . : Novel metastasis
mode of human lung cancer in SCID mice depleted ofNK cells. Int J Cancer 1996 ; 67 : 211―217.
2）Yano S, Nishioka Y, Nokihara N, et al . : Macrophagecolony-stimulating factor-gene transduction into human lung cancer cells differentially regulates metastasis formations in various organ microenvironments ofNK-cell depleted SCID mine. Cancer Res 1997 ; 57 :784―789.
3）Miki T, Yano S, Hanibuchi M, et al . : Bone metastasis
model with multiple organ dissemination of humansmall-cell lung cancer（ SBC-5 ）cells in natural killer
cell-depleted SCID mine. Oncol Res 2000 ; 12 : 209―
217.
4）Yano S, Shinohara H, Herbst RS, et al . : Expression ofvascular endothelial growth factor is essential but not
sufficient for production and growth of brain metastasis. Cancer Res 2000 ; 60 : 4959―4967.
5）Sugiura S, Ando Y, Minami H, et al . : Prognostic valueof pleural effusion in patients with non-small cell lungcancer. Clin Cancer Res 1997 ; 3 : 47―50.
6）Yano S, Shinohara H, Herbst RS, et al . : Production ofexperimental malignant pleural effusions is dependent
on invasion of the pleura and expression of vascularendothelial growth factor vascular permeability factor
by human lung cancer cells. Am J Pathol 2000 ; 157 :1893―1903.
7）Yano S, Herbst RS, Shinohara S, et al . : Treatment for
malignant pleural effusion of human lung adenocarcinoma by inhibition of vascular endothelial growth factor receptor tyrosine kinase phosphorylation . ClinCancer Res 2000 ; 6 : 957―965.



れる結果とまったく違うということから，臨床応用という意味では，やはり多臓器転移モデルを用いてやらなければ，臨床に結びつかないということですね．
国安弘基（奈良医大） 一つ教えていただきたいのですが，MMP 阻害剤とか，VP-16 のよ
うな，general な効果を持っている薬を投与した時に，転移巣の場所，臓器によってその効果が違ってくるということを明瞭にお示しになっていましたが，その背景にはどのような因子があるというふうにお考えでしょうか．
矢野

まず MMP 阻害剤についてですが，これは私たちも，臓器によってその効果に違いがあるということに非常に驚いたのですが，そのメカニズムとしては，今のところ二つ考えています．がんが MMP をあまり発現していない細胞にも効いたことから，がん細胞が in vitro では MMP を発現していないけれども，in vivo においてホストの細胞とのinteraction の間に MMP を発現してくる可能性が考えられます．そのホストの interactionが臓器間によって違って，interaction の間でMMP を発現してくる臓器では効くけれども，MMP を発現してこないような臓器では効かないと考えられます．

質疑応

答

もう一つは間質の細胞の関与ですが，腫瘍の中にはいろいろな間質細胞が侵入してきま

座長（曽根） それではご質問，あるいはコすが，その一つでマクロファージなどが MMPメントをお願いしたいと思います．ご発表にを発現するということがあります．マクロありましたが，ヒト肺がん細胞を使って，臨ファージが MMP を発現して，腫瘍の浸潤，増床で遭遇するいろいろな臓器への転移現象を殖を助けています．たとえばクッパー細胞と実験動物にてモデル化し，どういう moleculeいう非常に有名なマクロファージ系の細胞がが転移に重要なのか，たとえば VEGF はやは

肝 臓 に あ り ま す が，肝 臓 の よ う な マ ク ロ

り血管性に重要ですし，最近は，骨転移の新ファージの多い臓器では MMP が効くけれど

しい治療薬として PTHrP に対する抗体医薬も，腎臓では，たとえばマクロファージが少品が臨床試験で行われようとしていますし，ないとすると効き得ないということで，そう

42 第 119 回日本医学会シンポジウム

いった間質の細胞の違いによっても，MMPcule の発現が変わる場合もあるのでしょうの inhibitor の効果が違ってくるのではないが，制御され得ない場合もあるのではないかかというふうに考えられます．と思います．ですから，実際の患者さんではそれからエトポシドについては，これは使用する抗がん剤の量がまた問題になるかと思個体によってかなりバラツキがあるのではないかと考えています．

います．このモデルでは，非常に大量のエト加藤靖正（神奈川歯科大） 骨転移に関係す

ポシドを投与するとマウスが死んでしまいまるところのお話で，がん細胞が PTHrP を強くすので，死なない量を投与しているわけです．

発現しているものであれば骨転移するというですから，もう少し dose を上げれば，どの臓ことですが，逆を返すと，骨転移をするもの器にも効き得る可能性はあると思います．エ

は PTHrP をよく発現しているということだ

トポシドについては私はあまり知りません

けが重要だというような印象を受けてしまっが，臓器間で distribution，移行性が異なるとた の で す．骨 吸 収 に 関 し て は，結 局 は os-

すれば，抗がん剤の移行性によっても効果のteoblast と osteoclast のバランスが崩れた時差が出てきうると思います．に骨吸収が起こるということと思われます．

中津川重一（名古屋大） 今のお話は，あく尾静脈から入れて骨に転移するモデルが非常までも間質系の細胞とか薬剤の分布から，多に簡単でよろしいかとは思うのですが，この臓器転移モデルにおける薬剤効果の違いを説モデルが本当の骨転移として普遍的に働くか明されようとしたのですが，逆に多臓器転移というと，どうも PTHrP の発現だけに頼ってモデルで，細胞を取って来て遺伝的な解析はいるような部分がちょっとありましたので，されたのでしょうか．たとえば，それぞれの抗がん剤に対するモデルとしての有用性はど遺伝子の expression が違っているかどうかのようにお考えになっておられるのか，少しとか，VEGF の発現とかも含めてですが．

教えていただきたいと思います．

矢野

MMP 阻害剤で治療したマウスで，

矢野

骨転移のメカニズムについては，今残った転移巣を in vitro の細胞と比較し て回は PTHrP が本当にわれわれのモデルで効遺伝子発現を比べたことはないのですが，いいていることをお示ししましたが，このあとろいろな臓器に肺腺がんをうって VEGF の藤田先生がくわしくお話しになると思います

発現を見たことはあります．
脳にできた場合，が，IL-11 や，いろいろな他の factor が重要で肺にできた場合，腎臓にできた場合，肝臓にあるということも間違いないと思います．モ

できた場合，皮下にできた場合などを比べた

デルとして効果判定の有用性はどうかというのですが，私がやった範囲内では VEGF につことですが，実際に臨床のがんの転移パターいては発現の差は見られませんでした．

ンや進展パターンを模式しているものの，や他の方がいろいろな臓器で発現を見ておらはりマウスのモデルですので，完全にヒトのれまして，とくに同所移植モデルをやっておことをすべて反映できるというふうには考えられる方では，同所である臓器ではがん進展ておりません．しかしながら，ホストとがんに重要な molecule の発現が非常に上がると細胞の interaction も見られますし，解析できいうような報告をされています．私どものモ得る範囲でこういったモデルでのデータを利

デルは肺の同所移植モデルではありませんの用して臨床に応用して行くというスタンスをで正確なことはお答えできないのですが，がとっていこうと考えています．

ん細胞によっては臓器によって重要な mole-座長

どうもありがとうございました．

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