●がん転移研究の新しい展開―分子研究から臨床へ―［ I ］転移関連分子研究から創薬へ

4．腫瘍血管新生とプロスタグランジン
馬嶋正隆＊，天野英樹＊＊，林泉＊＊＊

血管新生は，既存の血管から新生血管が形成される生命現象であり，病的には各種増殖性炎症，潰瘍創傷治癒過程，固形腫瘍の増殖などの場合に，生理的には発生の過程や性周期における子宮内膜の増殖の際にみられる生体反応である．基底膜の分解から新生血管の形成に至る一連の複雑な反応であり，それは各種増殖因子（growth factor）で調節されるが，prostaglandins（PGs）も血管新生を増強することが知られている．腫瘍血管新生をミミックするスポンジ皮下移植血管新生モデルを用いて，実際に血管新生という生命現象に関与する cyclooxygenase（COX），さらには内因性の PGおよびその受容体を検討した．選択的アゴニスト，受容体ノックアウトマウスを用いた検討から，誘導型 COX-2 によって生成された PGE2 が，PGE2 受容体すなわち EP受容体のサブタイプのなかでも，EP3 受容体を介して血管新生を増強することが判明した．その増強作用は vascular endothelial growth factor（VEGF）の誘導を介していた．Sarcoma 180 腫瘍細胞を皮下に接種した場合の血管新生においても，COX-2（stroma）の EP3 受容体を刺激して VEGF を誘導由来の内因性 PGE2 が宿主側組織し，血管新生を増強し，腫瘍の増殖をも増強していることが明らかになった．さらに，皮下に接種したルイス肺がん細胞の肺転移コロニー数を数えると，選択的 COX-2 阻害薬で転移数の有意な減少が認められた．また，EP3 受容体ノックアウトマウスでのルイス肺がん細胞の肺転移コロニー数は，ワイルドタイプに比べ有意に少なかった．
一連の研究成果より，選択的 COX-2 阻害薬や選択的プロスタノイド受容体拮抗薬が，血管新生を抑制することにより，固形腫瘍増殖・転移に対する新しい治療薬として応用が可能であることが考えられた．

Endogenous prostaglandins and tumor-associated angiogenesis
MASATAKA MAJIMA Department of Pharmacology, Kitasato University School of Medicine
まじま・まさたか：北里大学医学部薬理学教授．昭和56年千葉大学
医学部卒業．昭和60年北里大学医学部助手．平成２年同講師．平成８年現職．主研究領域／炎症・循環薬理学．
＊＊
あまの・ひでき：北里大学医学部胸部外科．
＊＊＊
はやし・いずみ：北里大学医学部薬理学助教授．
＊

26 第 119 回日本医学会シンポジウム

Key words

血管新生
サイクロオキシゲナー
ゼー 2
EP3 受容体
血管内皮増殖因子

していないが，ある特定の条件下で誘導されはじめにるもう一つの類似の酵素があることが報告さ

血管新生は，病的には慢性関節リウマチをれ，COX-2 と命名された．一般に COX-1 はハ

はじめとする各種増殖性炎症，潰瘍創傷治癒

ウスキーピング酵素でほとんどの細胞に構成過程，固形腫瘍の増殖などの場合に，生理的的に発現しているのに対して，COX-2 は刺激には発生の過程や性周期における子宮内膜のを受けて誘導され，その遺伝子発現は急速で増殖の際にみられる生体反応であり，基底膜一過性である．デキサメサゾンのような抗炎の分解から新生血管の形成に至る一連の複雑症ステロイド薬によって抑制されることかな生体反応である．
Folkman らにより1），固形ら，COX-2 は発見当初から「炎症性 COX」とがんの増殖における血管新生の必要性が主張よばれてきた．

され，多くの研究者により血管新生の調節機

しかし，がん増殖の際にみられる血管新生序の解明，抑制のストラテジーが研究されてという生命現象に，実際に COX-2 が関与するきている．血管新生は各種増殖因子で調節さか否か，さらに多種類ある PG のうちどの PGれるが，アラキドン酸代謝物であるプロスタがどの受容体サブタイプを介して増強作用をグランジン（PG）
E2 や PGI2 も血管新生を増強持つか否かについてはほとんど知見がない．

することが，われわれを含めて報告されてき腫瘍接種モデルを用いて，腫瘍依存性の血管ている（図 1）．

新生に関与する COX，さらには PG およびそPG は細胞膜に含まれるアラキドン酸を材の受容体を検討した．

料に産生される．刺激により遊離されたアラ

一連の研究成果より，選択的 COX-2 阻害薬

キドン酸にまず働く酵素はサイクロオキシゲや選択的プロスタノイド受容体拮抗薬が，がナーゼ（COX）と呼ばれる．それに通常は発現

ん血管新生をターゲットとした新しい治療薬

血管新生の過程

刺激

基底膜の分解血管内皮細胞からの遊走増殖性炎症
慢性関節リウマチ
腫瘍増殖・転移
糖尿病性毛細症
潰瘍治療
創傷治癒
子宮内膜増殖

血管内皮細胞の増殖

管腔形成
血管新生増強因子＋血管新生

図1

FGF family
EGF family
VEGF
Prostaglandins
PGE2
PGI2

血管新生のプロセスとその調節因子

がん転移研究の新しい展開―分子研究から臨床へ― 27

として応用が可能であると考える．

る受容体を介して血管新生増強作用を持つかについて検討をしてきた．
移植したスポンジの周りに増殖してくる肉1．血管新生の評価法

芽組織では，COX-1 は全経過を通じてほとん

血管内皮細胞の持つ多彩な生体内機能の一ど発現量が変動しないのに対し，COX-2 の発つとして血管新生能がある．血管新生は，既現は移植後早期より増大した．COX-2 抗体で存の血管から新しい管腔構造を持つ血管がで染色してみると，COX-2 の陽性像は新生したきる生命現象である．血管新生は，生理的に血管内皮細胞と肉芽内 fibroblast 様細胞で認は発生の過程や性周期における子宮内膜の増め ら れ た．選 択 的 COX-2 阻 害 薬 の NS-398，

殖の際にみられるが，多くの場合，血管新生

JTE-522，
nimesulide を 投 与 す る と 血 管 新 生は病態と関連している．固形腫瘍の増殖などが抑制され，このモデルでは COX-1 ではなくの場合には，血管新生が病態の増悪因子にCOX-2 が PG 生成を介して血管新生を増強しなっている．ていることが判明した．

血管新生を増強するような因子が血管内皮スポンジに各種の growth factor の中和抗に作用すると，1）
基底膜を分解するプロテ体を投与してみると，fibroblast growth factor

アーゼの産生遊離増大，ついで新しい管腔構（FGF），
platelet derived growth factor（PDGF），造を構成するための 2）
血管内皮細胞の遊走，transforming growth factor-β（ TGF-β）の抗体

3）
血管内皮細胞の増殖，さらに 4）
遊走・増殖では血管新生が全く抑制されなかったのに対した血管内皮細胞による管腔構造の形成，とし，vascular endothelial growth factor（VEGF）

いう一連の生体反応が起こる（図 1）．の中和抗体の抑制効果が顕著であった．スポスポンジ皮下移植血管新生モデルを用いてンジ肉芽組織に VEGF のメッセイジが検出

in vivo における内因性の PG の血管新生増され，NS-398 を投与して COX-2 を阻害し PG2,3）．詳しくは既報に記生成を抑えた条件では，VEGF メッセイジの載したが，背部皮下にエーテル麻酔下で円盤減少が認められた．VEGF 特異的抗体で染色状のウレタン製スポンジを植え込み，所定のすると，血管周囲の繊維芽細胞に VEGF が局日にスポンジを含む肉芽組織を摘出し，血管在していた．

強作用を検討してきた新生を肉芽内ヘモグロビン濃度および組織学さらに，このモデルに PGE2 受容体，すなわ的に評価する．血管内皮に特異的に発現する

ち EP サブタイプ特異的なアゴニストを局所マーカー，たとえば CD31（PCAM-1）や血液凝投与した．EP1，
EP2，
EP3，
EP4 の 4 つのサブ固第 8 因子等を追うことも有力である．スポタイプアゴニストのうち，血管新生は明らかンジマトリクスの周りに肉芽組織の増殖が再に EP3 アゴニスト刺激時に顕著に増強した現性よく認められ，腫瘍ストローマの反応を（図 2）．EP3 ア ゴ ニ ス ト の 局 所 投 与 例 で，ミミックするモデルと考え検討している．

VEGF の発現量の著しい増加が認められた．

古くより，薬理学的な用量の PGE1 あるい

内因性の PGE2 が事実血管新生を増強していは PGE2 が，in vivo で血管新生を増強するとるのか確かめるために，EP3 ノックアウトマいう知見が報告されてきた．われわれは上述ウスにスポンジを移植し，血管新生を経時的した血管新生モデルを用いて，実際に COX-に 調 べ る と，ワ イ ル ド タ イ プ に 比 べ EP 3

1 あるいは COX-2 のいずれが関与するか，さノックアウトマウスでは，血管新生の進行がらに多種類ある PG のうちどの PG がいかな

明らかに遅延した．肉芽組織中の VEGF 発現

28 第 119 回日本医学会シンポジウム

a;

b4

＊（５）

3

＊（7）
（6）

2 （12）（11）;;;;;;（５）;;;;;;1;;;;;;;（6）（５）;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

0Vehicle 004 257 248 329
（EP4）
（EP3）
EP agonist （EP1）（EP2）（nmole/site） 10 30 10 30 10 30 10 30

図2a5（12）

Hb content（mg/g）

Hb content（mg/g）

5（12）

43

＊248
（EP3 agonist）
Vehicle

（6）

（8）

＊

＊21（10）（12）（５）

012345Times（weeks）

選択的 EP 受容体アゴニストによる血管新生の増強作用

選択的 EP 受容体アゴニストをマウスの背部に移植したスポンジに連日 2 週間にわたって局所投与したb

選択的 EP3 受容体アゴニストをスポンジに連日局所投与した時の血管新生の時間経過＊：P＜0.05. Vehicle 投与例との比較（AN0VA）

量は Northern blot で調べると，明らかに EP

度・用 量 依 存 的 に 減 少 さ せ る こ と が New

3 ノックアウトマウスでワイルドタイプに比England Journal of Medicine に報告5）されべ発現は減少していた．て以来，PG とがん発生・増殖の関連性が推以上の成績から，本モデルでは COX-2 に定されてきた．大腸がんには全例で認められよって生成された PGE2 が EP3 受容体を介しるわけではないが， COX-2 が発現しており，て血管新生を増強することが判明した．ここ

これによって産生された PG がアポトーシス

では詳細は省くが，PGI2 の IP レセプターをを抑制する，化学発がんを促進する，血管新欠損するマウスでは，EP3 ノックアウトマウ生増強因子（VEGF，FGF 等）を誘導する等のスのような血管新生の抑制はみられなかった機序を介して，がん増殖や血管新生増強をもことから，PGE2 が主に作用していると思われたらしていると思われている．COX-2 の発現る．以前より，VEGF の誘導には cAMP の増大は colon cancer に限られるものと考えられてが関与し，PGE2 の EP2 および EP4 受容体刺きたが，他のがん腫にも COX-2 の発現が認め激が重要と思われてきたが，意外にも EP3られることが報告されている．

刺激がむしろ主要なシグナル経路であること

Adenomatous polyposis coli（APC）遺伝子はがわれわれの検討結果から判明した．複数あ家族性大腸腺腫症および散発性の大腸がんのる EP3 のスプライシングバリアント のいず発症に関与する遺伝子である．APC△716 マウス

れかが関与していると思われる．

は APC 遺 伝 子 codon716 を 不 活 化 し た マ ウ4）

ス で あ り，腸 管 に ポ リ ー プ が 多 発 す る．

2．がん血管新生とプロスタグランジン
アスピリンが，大腸がんの死亡率を使用頻APC△716 マウスに出来たポリープのうち大型のもの（腫瘍径 2 mm 以上）には，COX-2 の発現が高頻度で認められ，選択的 COX-2 阻害薬
がん転移研究の新しい展開―分子研究から臨床へ― 29

MF tricyclic でポリープ発生数が激減した6）．
APC 遺伝子と COX-2 遺伝子のダブルノックa

アウトマウスを作成すると，やはり APC△716マウスに比べポリープ発生数が減少した6）．
これらの知見は，COX-2 がポリープの発生に深く関与し，選択的 COX-2 阻害薬が発がんをの治療薬として認可されている．
がん増殖に重要な役割を持つと思われてきた血管新生にも，COX-2 の関与が証明されつつある．すなわち，in vitro の co-culture 系を

EP3 KO0.6用いた実験によると，COX-2 を過剰発現させ（5）0.40.2（5）＊00.2（9）0.150.1（9）＊0.050EP3 WT EP3 KO

た colon cancer から産生された PGE2 が，腫Weight of tumor（g）

COX-2 選択的阻害薬のセレコキシブが FAP

EP3 WTbHb content（mg/g）

抑制することを示している．事実，米国では

EP3 WT EP3 KO

瘍細胞における血管新生因子の産生を増大さ管腔形成を増強することが明らかにされEP3 受容体ノックアウトマウスに Sarcoma 180 細胞を皮下接種したときの腫瘍増殖と血管新生た7）．最 近 の 選 択 的 COX-2 阻 害 薬 を 用 い たa

せ，それがゲル内で培養した血管内皮細胞のin vivo の成績においても，マウスに接種し

図3EP3 受容体ノックアウトマウスおよびワイルドタイプマウスに同数の sarcoma 180細胞を皮下接種し 2 週間経過した時の腫瘍たがん腫の増殖に対し，選択的 COX-2 阻害薬の肉眼所見が血管新生の抑制とともに増殖抑制効果を示

b

し，治療の有力手段として期待が高まっている．しかしながら，COX-2 により産生される

上記 a の腫瘍血管新生と腫瘍重量

EP3WT：ワイルドタイプマウス
EP3KO：EP3 受容体ノックアウトマウス＊：P＜0.05. EP3WT との比較（t-test）

PG の種類，その受容体の特定に関しては検討が全く行われていない．

染色標本で調べると，ワイルドタイプに植えわれわれはスポンジ血管新生モデル重要なた Sarcoma の場合腫瘍中あるいはその周囲役割を持っていた EP3 ノックアウトマウスに血管新生が著しくみられたのに対し，EP3に Sarcoma 180 細胞含有チェンバーを皮下にノックアウトマウスでは新生血管密度が低値植えることにより，チェンバー上に生えてくを示した．腫瘍重量もワイルドタイプマウスる新生血管を調べた．植え込み 1 週間後にで EP3 ノックアウトマウスに比べ有意な増チェンバー上に増殖した肉芽組織内の血管新大が認められた．これらの成績は，腫瘍依存生は，ワイルドタイプマウスで EP 3 ノック性の血管新生においても内因性の PGE2 が，アウトマウスに比べ血管新生の増強がみられ宿主側組織の EP3 受容体を介してたしかにた．さらに EP3 ノックアウトマウスとワイル増強作用を発揮していることを示している．

ドタイプマウスの背部皮下に Sarcoma 180 細がん腫周囲の stroma における VEGF の発現胞浮遊液を接種し，14 日目に増殖した腫瘍をは，明らかに EP3 ノックアウトマウスで減少観察すると，明らかに腫瘍サイズはワイルドしていた．最近，COX-2 ノックアウトマウス

タイプマウスで大きく，表面から肉眼的に見でもがん腫の増殖が抑制されていることが報て血管の分布密度が高く見えた（図 3）．HE

告され，宿主側の COX-2 の役割の重要性が認

30 第 119 回日本医学会シンポジウム

識されている8）．腫瘍を接種した COX-2 ノッるであろう．スポンジ血管新生モデル，腫瘍クアウトマウスでの血管新生と stroma にお細胞依存性の血管新生モデルにおいて，内因ける VEGF の発現量が，ワイルドタイプに比性の PGE2 が宿主側組織の EP3 受容体を介しべ減少していることが報告された8）．て，たしかに血管新生を増強していることが以上の結果を総合すると，がん腫そのもの明らかにされつつある．腫瘍の血管新生に重によって産生された PGE2 より，むしろ腫瘍要な役割を演じている内皮細胞は本来宿主由周囲の stroma で COX-2 によって生成された来であり，これをターゲットとする抗血管新PGE2 が，stroma 細胞の持つ EP 3 レセプター生療法というアプローチは，トレランスを起を刺激し，VEGF を誘導していると思われる．

こし難いという特徴が報告されている9）．EP

In situ hybridization で stroma における EP 33 アンタゴニストが将来開発されれば，抗腫発現細胞を調べると，形態的には繊維芽細胞瘍作用が大いに期待されよう．

であり，Mac-1，CD3 ダブルネガティブの細胞であった．同細胞は VEGF 抗体で陽性に染色された．
さらに，皮下に接種したルイス肺がん細胞の 肺 転 移 コ ロ ニ ー 数 を 数 え る と，選 択 的COX-2 阻害薬を投与したマウスで，肺転移数の有意な減少が認められた．また，EP 3 受容体ノックアウトマウスでのルイス肺がん細胞の肺転移コロニー数は，ワイルドタイプに比べ有意に少なかった．
以上の知見から，腫瘍細胞依存性の血管新生においても，COX-2 由来の内因性 PGE2 が宿主側組織の EP3 受容体を介して VEGF を誘導し，たしかに血管新生を増強していることが明らかになった．EP3 アンタゴニストが将来開発されれば，抗腫瘍作用が大いに期待されると思われる．

おわりに内因性のプロスタグランジンが血管新生に大きく関与している成績が蓄積しつつある．
増 殖 性 の 炎 症 に お い て は，COX-2 由 来 のPGE2 が EP3 受容体・VEGF を介して，血管新生を増強している．炎症の適当な時期に，選択的 COX-2 阻害薬を投与することが，きわめて有効であることが明らかにされよう．ま〔文献〕
1）Folkman J : Angiogenesis in cancer, vascular, rheumatoid and other disease. Nature Medicine 1995 ; 1 :27―31.
2）Majima M, Isono M, Ikeda Y, et al. : Significant roles ofinducible cyclooxygenase（COX）-2 in angiogenesis in
rat sponge implants . Jpn J Pharmacol 1997 ; 75 :105―114.
3）Majima M, Hayashi I, Muramatsu M, et al. : Cyclooxygenase-2 enhances basic fibroblast growth factorinduced angiogenesis through the induction of vascular endothelial growth factor in rat sponge implants.
Br J Pharmacol 2000 ; 130 : 641―649.
4）Narumiya S, Sugimoto Y, Ushikubi F : Prostanoid receptors : structures , properties , and functions .
Physiol Rev 1999 ; 79 : 1193―1226.
5）Thun MJ, Namboodiri MM, Heath CW Jr. : Aspirin useand reduced risk of fatal colon cancer. N Engl J Med
1991 ; 325 : 1593―1596.
6）Oshima M, Dinchuk JE, Kargman SL, et al. : Suppression of intestinal polyposis in Apc delta 716 knockout
mice by inhibition of cyclooxygenase 2（COX-2）. Cell1996 ; 87 : 803―809.
7）Tsujii M, Kawano S, Tsuji S, et al. : Cyclooxygenase
regulates angiogenesis induced by colon cancer cells.
Cell 1998 ; 93 : 705―716.
8） Williams CS , Tsujii M , Reese J , et al. : Hostcyclooxygenase-2 modulates carcinoma growth . JClin Invest 2000 ; 105 : 1589―1594.
9）Boehm T, Folkman J, Browder T, et al. : Antiangiogenic therapy of experimental cancer does not induce
acquired drug resistance. Nature 1997 ; 390 : 404―
407.

た創傷や潰瘍をもつ患者に対しては，投与のタイミングに注意が必要であることも判明す
がん転移研究の新しい展開―分子研究から臨床へ― 31

そのようなことについて，もし何かデータを質疑応

答

お持ちでしたら教えていただきたいと思います．
馬嶋

少なくともいろいろな病態，たとえ座長（成宮） 馬嶋先生，ありがとうございば今回は腫瘍依存性の血管新生ですし，他のま し た．colorectal cancer の 疫 学 か ら 見 つ例では急性の滲出性の炎症などですが，われかったアスピリン発がん抑制効果ですが，いわ れ が COX-2 の 役 割 を 調 べ た 限 り で は，

ろいろながんで，アスピリンが dormant the-COX-2 以外のものが明らかに関与している

rapy の一つとして使われるようになってきという成績は得られていません．COX-3 といていると思います．先生のお仕事はその一つうのは， Willoughby（ Lancet 2000 ，19 ; 355のメカニズムを明らかにしていただいたもの（9204）：646―648）たちにより，炎症の lateだと思います．ただ今のご講演にご討論，ごphase にむしろ炎症反応を抑制する PG が産質問をお願いします．

生されてくる際に関与する COX ということ

野田亮（京 都 大） VEGF に は い く つ かで提唱されてきたものと思いますが，今回のisoform があると思うのですが，この場合どれ血管新生の増強がみられる時期にはまず関与が出てくるか，教えていただきたいと思います．

することはないと考えています．ただし，今馬嶋

私どもが detect しているのはすべ

回のスポンジ肉芽モデルでも，時間がかなりて共通部分で引っ掛けていますので，isoform経過してきますと，かえって肉芽の退縮するに関しては私はあまり情報を持っておりませphase になってきます．その際には別の PGんが，VEGF165 が主に働いていると思います．

が産生され，それがいわゆる治癒過程に関与

嶋田裕（京都大）私どもも COX-2 で研究することは可能性としてあるかも知れませをしているのですが，いろいろやっておりまん．しかしながら，今回のような，血管が生すと，PGE を産生するもので，COX-1 と COX-えてくる段階には，COX-3 あるいは増殖を抑2 以外に何か他にあるような感じもしている

制するような PG は，関係していないのでなのですが，いわゆる COX-3 というようなものいかと思っております．

は，一時言われたことはあると思うのですが，

32 第 119 回日本医学会シンポジウム

座長

どうもありがとうございました．