博 士 （ 理 学 ） 大 西 な お み
学 位 論 文 題 名
口を licobacter pylori cagA 遺伝子導入マウスを用いた 胃発癌機構の解析
学位論 文内容の要旨
Helicobacter pylori (H. pylori)はヒト胃粘膜に感染するGram陰性の螺旋状短桿菌で あ り、 その 持続 感染 は消 化 性潰 瘍、 萎縮 性胃 炎、 胃癌 なら びに 胃MALTリ ンパ 腫の 発 症 に深 く関 わる こと が知 ら れている。H． pyloriはcagA遺伝子を保有するcagA陽性株 と 保有 しな いcagA陰 性株 に 大別 され る。 この うち 、cagA陽 性株 の感 染は より 悪性 度 の 高 い 胃 粘 膜 病 変 発 症 と 強 い 相 関 を 示 す こ と か ら 、cagA遺伝 子産 物で あるCagAは
〃． pyloriの重要な病原因子、特に胃癌発症を決定づける重要な細菌側因子のーっとし て注目されて きた。
CagAは単離される〃．pylori菌株間で多様な分子多型を示す120―145kDaのタンパク 質で、そのC端側にEPIYA (Glu‑Pro―Ile‑Tyr−Ala)モチーフと呼ばれる特徴的な配列を 含 む繰り返し配列が存在する 。CagAはcagA陽性H．pyloriが胃上皮細胞に接着した際、
IV型分 泌機 構と 呼ぱ れる 注 射針 状の 分子 集合 体を 介し て宿 主細 胞内 に直 接注 入さ れ た 後 、 内 在 性Srcフ ァ ミ リ ー チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ(SFK)に よ りEPIYAモ チ ー フ 内 の チ ロ シン 残基 がり ン酸 化修 飾 を受 ける 。チ ロシ ンリ ン酸 化さ れたCagAは、 細胞 増殖 や 細 胞運 動を 正に 制御 する 癌 タンパク質SHPー2と複合体を 形成し、細胞内増殖シグナル 伝 達系 に干 渉す るこ とが 明 らか にさ れて いる 。一 方、 最近 の知 見で は、CagAがチ ロ シ ンリ ン酸 非依 存的 にPARlbと 複合 体を 形成 し、 その キ ナーゼ活性を抑制することで 細胞極性を崩 壊することが明らかにされている。
cagA陽性 〃．pyloriはCagA依存的な宿主細胞内情報伝 達系の脱制御を介して、胃癌 を はじ めと する 種カ の胃 粘 膜病変を引き起こす可能性が 示唆される。しかしながら、
疫 学 的 研 究 や 培 養 細 胞 を 用 い た沈vitro実 験系 によ るCagAの機 能解 明が 進む 一方 、 個 体レ ベル にお けるCagAの 胃粘 膜病 変発 症へ の寄 与に 関し ては 未だ 検証 され てい な い 。そ こで 、本 研究 ではCagAを 発現 するcagAトラ ンス ジェ ニッ クマ ウス を作 製し 、 生体内におけ るCagAの病原性、特に発癌への関与を検討した。
第1章では、ヒト化cagA (cagAH")遺伝子を用いてcag AHsトランスジェニックマウス を作 製し た。cagAHsト ラ ンス ジェ ニッ クマ ウス の胃 上皮 細胞 はCagA発 現に より 増殖 能が 亢進 し、 その 結果 胃 粘膜 が肥 厚す るこ とを 示し た。 また 、胃 粘膜 肥厚 を呈 した cagAHsトランスジェニック マウス胃上皮細胞．内においてSHP‑2の主要な下流シグナル
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伝達分子であるErkl/2 MAP キナーゼの活性化が認められることを示した。
第2 章ではcag AHs トランスジェニックマウスの経時的観察を行い、48 週齢以降にお いて消化管上皮に過形成性ポリープならびに腺癌が発症することを示した。加えて、
cagAHs トランスジェニックマウスは血液細胞系の分化・増殖機構に異常を呈し、骨髄 性白血病、B 細胞リンパ腫およびT 細胞リンパ腫を発症することを明らかにした。さ らに、cagAHs トランスジェニックマウス由来造血系細胞においてErkl/2 MAP キナーゼ の活性化が認められることを明らかにし、CagA による血液細胞の悪性化においても SHP −2 の機能的脱制御が関与する可能性を示唆した。
第3 章ではチロシンリン酸耐性型cagAHs トランスジェニックマウスを作製した。ま ず、チロシンリン酸化耐性型cagAHs 卜ランスジェニックマウスは、胃上皮細胞の増殖 亢進所見を示さないことを明らかにした。さらに、長期観察後においても消化管上皮 ならびに血液細胞系に発癌は認められないことを示し、cagAHs トランスジェニックマ ウスで認められた表現型は CagA のチロシンリン酸化に依存して発生していることを 明らかにした。
以上、本研究によりCagA は生体内において細胞増殖を促進することが明らかにさ れ、CagA が宿主細胞に示す生物学的機能について新たな知見が得られた。さらに、
CagA 発現に依存してマウス消化管上皮ならびに血液細胞系に腫瘍が発生することが 明らかとなった。また、 CagA による発癌過程においてCagA のチロシンリン酸化が重 要な役割を果たすことが示され、 CagA チロシンリン酸化の病態生理学的意義につい て新たな知見が得られた。
CagA は細菌由来癌タンパク質という新しいカテゴりに属する初めての癌タンパク 質であること、また、CagA は、cagA 陽性H ．pylori が引き起こす胃発癌過程において 重要な役割を果たすことを明らかにした。
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学位 論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
月を licobac たダ pylori cag4 遺伝子導入マウスを用いた 胃発癌機構の解析
Helicobacter pylori (H. pylori)はヒト胃粘膜に感染するGram陰性の螺旋状短桿菌であり、その持 続感染は消化性潰瘍、萎縮性胃炎、胃癌ならびに胃MA LTリンパ腫の発症に深く関わることが知 られている。H． pyloriはcagA遺伝子を保有するcagA陽性株と保有しないcagA陰性株に大別され る。このうち、cagA陽性株の感染はより悪性度の高い胃粘膜病変発症と強い相関を示すことから、
cagA遺伝子産物であるCagAはH. pyloriの重要な病原因子、特に胃癌発症を決定づける重要な細 菌側因子のーっとして注目されてきた。
CagAはcagA陽性H. pyloriが胃上皮細胞に接着した際、IV型分泌機構と呼ばれる注射針状の分 子集合体を介して宿主細胞内に直接注入された後、内在性Srcフんミリーチロシンキナーゼ(SFK) により分子内のEPIYA (Glu―Pro―Ile―Tyr‑Ala)モチーフ内のチロシン残基がりン酸化修飾を受ける。
チロシンリン酸化されたCagAは、細胞増殖や細胞運動を正に制御する癌タンパク質SHP−2と複 合体を形成し、細胞内増殖シグナル伝達系に干渉することが明らかにされている。一方、最近の 知見では 、CagAがチ ロシンリン酸非依存的にPARlbと複合体を形成し、そのキナーゼ活性を抑 制することで細胞極性を崩壊することが明らかにされている。cagA陽性H. pyloriはCagA依存的 な宿主細胞内情報伝達系の脱制御を介して、胃癌をはじめとする種々の胃粘膜病変を引き起こす 可能性が示唆される。そこで申請者は、CagAを発現するcロ必トランスジェニックマウスの作製 に取り組み、これまで不明であった生体内におけるCagAの病原性、特に発癌への関与を検討し た。本論文は、筆者が解明した〃．ガめrfCagAによる胃発癌機構に関して述べたものである。
第1章では、ヒト化cロgA（cロgAm）遺伝子を用いてcロgAmトランスジェニックマウスを作製した。
cロgA竹トランスジェニックマウスの胃上皮細胞はCagA発現により増殖能が亢進し、その結果胃粘膜
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が肥厚することを示した。また、胃粘膜肥厚を呈したcagAHvトランスジェニックマウス胃上皮細胞内 においてSHP−2の主要な下流シグナル伝達分子であるErkl/2 MAPキナーゼの活性化が認められるこ とを示した。
第2章ではcagAHsトランスジェニックマウスの経時的観察を行い、48週齢以降において消化管上皮 に過形成性ポリープならびに腺癌が発症することを示した。加えて、cagAHsトランスジェニックマウ スは血液細胞系の分化・増殖機構に異常を呈し、骨髄性白血病、B細胞リンパ腫およびT細胞リンパ 腫を発症することを明らかにした。さらに、cagAHs卜ランスジェニックマウス由来造血系細胞におい てErkl/2 MAPキナーゼの活性化が認められるニとを明らかにし、CagAによる血液細胞の悪性化にお いてもSHPー2の機能的脱制御が関与する可能性を示唆した。
第3章ではチロシンリン酸耐性型cag AHsトランスジェニックマウスを作製した。まず、チロシンリ ン酸化耐性型cagAHsトランスジェニックマウスは、胃上皮細胞の増殖亢進所見を示さなぃことを明ら かにした。さらに、長期観察後においても消化管上皮ならびに血液細胞系に発癌は認められないこと を示し、cagAHsトランスジェニックマウスで認められた表現型はCagAのチロシンリン酸化に依存し て発生していることを明らかにした。
以上、本研究によりCagAは生体内において細胞増殖を促進することが明らかにされ、CagAが宿主 細胞に示す生物学的機能について新たな知見が得られた。さらに、CagA発現に依存してマウス消化 管上皮ならびに血液細胞系に腫瘍が発生することが明らかとなった。また、CagAによる発癌過程に おいてCagAのチロシンリン酸化が重要な役割を果たすことが示され、CagAチロシンリン酸化の病態 生理学的意義にっいて新たな知見が得られた。
これを要するに、著者は、CagAが世界で初めての細菌由来癌タンパク質であることをマウス個体 レベルで証明したものである。この成果は権威ある全米科学アカデミー紀要に発表され、c口gA陽性H． pylori感染により惹起される胃癌をはじめとする様々な胃粘膜病変発症機構の解明に貢献するところ 大いなるものがある。
よ っ て 著 者は 、 北 海道 大 学 博士 （ 理 学） の 学 位を 授 与 され る 資 格 ある も の と認 める。
