癌抗原反応性 キラーＴ細胞
Ｔ細胞レセプター
HLA 癌抗原ペプチド
癌抗原（CEA）
ウイルス抗原ペプチド
HLA−抗CEA抗体融合タンパク ウイルス反応性
キラーＴ細胞
VL鎖
β2−m HLAα鎖 VH鎖 HLA遺伝子 抗CEA抗体遺伝子 Ａ）
Ｂ）
Ｃ）
癌細胞
癌細胞
研究機関近況
分子腫瘍学センター 活動報告!
ヒト抗体／HLA 複合体による T 細胞の腫瘍ターゲッティング
分子腫瘍学センター研究スタッフ 医学部講師 黒 木 求
はじめに
体内で癌化した細胞やウイルスの感染した細 胞を排除するためには、キラーT細胞を中心 とした免疫系が重要な役割を果たしている。キ ラーT細胞が変異した自己を見つけ排除する ためには、そのT細胞レセプターで、標的細 胞上にある自己の主要組織適合性抗原（ヒトで
はHLA）と、HLAに結合した抗原ペプチド（癌
抗原やウイルス抗原などが細胞内で分解された もの）を併せて認識することが必要である（図 １A）。したがってT細胞が効率よく標的細胞 を傷害するためには、標的細胞表面にHLAが 十分量発現していなければならない。体のすべ ての細胞にはその個体に特異的なHLAが発現 しているが、細胞が癌化することによりこの発 現にはしばしば低下や消失がみられ、癌の進展 や転移に影響する。一方癌細胞には、正常細胞 には少なく癌化することで細胞表面に発現が増 加する種々のタンパクがあり、それらは癌関連 抗原と呼ばれる。本研究は、この癌関連抗原に 対する抗体とHLA分子の、それぞれの遺伝子 を組み合わせて融合タンパクを作り、HLA発 現の低下した癌細胞に、本来ウイルス抗原に対 して反応するキラーT細胞を働かせようとす るものである（図１B）。またこのとき、ヒト に対する抗原性を無くすために従来のマウスモ ノクローナル抗体ではなく、ヒトモノクローナ ル抗体の抗原結合部位（可変部）を用いるのも 本研究の新しいところである。
研究概要
１．癌抗原として、多くの上皮癌で発現の増加 する糖タンパクのCEAとMK‐１（Ep‐CAM）
を選んだ。ヒト抗体遺伝子染色体を移入され たKM mouseをCEAあるいはMK‐１で免疫 し、その脾臓細胞とマウスミエローマ細胞と を融合させることにより、抗CEAおよび抗 図１ A.キラー T 細胞はその T 細胞レセプターで、
癌細胞上の自己の HLA 分子と癌抗原（CEA）
由来のペプチドを認識し、癌細胞を傷害する。
B.HLA‐抗 CEA 抗体融合タンパクとウイルス抗 原ペプチドの複合体により、ウイルス反応性キ ラー T 細胞に HLA 低発現の癌細胞を傷害させ ることができる。C.HLA‐抗体 CEA 抗体融合タ ンパクを大腸菌に作らせるための組み換え遺伝 子の構造。
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MK‐１ヒトモノクローナル抗体を産生する 細胞クローンを得た。それらのクローンから ヒトIgG可変部に特異的なプライマーを用 いてRT‐PCRを行い、モノクローナル 抗 体 のH鎖とL鎖可変部の遺伝子を得た。
２．日 本 人 の７０％近 く が も つHLAの タ イ プ HLA‐A２４の遺伝子を、胃癌細胞よりRT‐PCR 法により単離した。この遺伝子はα鎖とβ２‐
ミクログロブリンの二つの遺伝子からなる。
３．HLA‐A２４分子に結合するウイルス抗原ペ プチドとして、ほとんどの人に感染経験があ り、それに対するキラー記憶T細胞が用意 されているサイトメガロウイルスやインフル エンザウイルスを用い、それらのアミノ酸配 列のなかのHLA‐A２４に特異的に結合する部 分の９個のアミノ酸からなるペプチドを合成 した。
４．抗CEAモノクローナル抗体のH鎖とL鎖 の可変部遺伝子をリンカー配列で繋ぎ、単鎖 抗体（scFv）遺伝子を作製し、さらにHLA‐ A２４のα鎖とβ２ミクログロブリン遺伝子を 結合させ一本の遺伝子を作製した（図１C）。 この遺伝子を発現用ベクターに入れ大腸菌に 発現させ、封入体より融合タンパクを精製し てサイトメガロウイルスの抗原ペプチドを結 合させた。この融合タンパクは抗β２‐ミク ログロブリン抗体と結合し、予想される分子 量（約８万）をもち、さらにCEAに対して 抗体活性を有していることを確かめた。
まとめ
日本人の多くがもっているHLAタイプであ るHLA‐A２４の 遺 伝 子、抗CEAヒ ト 抗 体 のH 鎖可変部遺伝子およびL鎖可変部遺伝子を結 合させた組み換え遺伝子を作製し、大腸菌にそ の融合タンパクを作らせた。このタンパクを用 いれば、インフルエンザウイルスやサイトメガ ロウイルスなどに感作されたT細胞に、HLA
の発現に関係なくCEA発現癌細胞を傷害させ ることが可能である。今後はこの融合タンパク と合成抗原ペプチドを用いて、in vitroおよびin vivoでの癌細胞傷害実験を進め、さらに別の癌 抗原であるMK‐１に対して作製したヒトモノ クローナル抗体の可変部遺伝子を用いて同様の 融合タンパクを作製する予定である。
発表論文
１．Shibaguchi H., Arakawa F., Imakiire T., Kuroki Mo. and Kuroki Ma.: cDNA cloning and se- quencing of a novel monoclonal antibody to car- cinoembryonic antigen and construction of a mouse/human chimeric antibody. Anticancer Res., 23 (6); 4383-4388, 2003.
２．Imakiire T., Kuroki Mo., Shibaguchi H., Abe H., Yamauchi Y., Ueno A., Hirose Y., Yamada H., Yamashita Y., Shirakusa T., Ishida I. and Kuroki Ma.: Generation, immunologic characterization and antitumor effects of human monoclonal anti- bodies for carcinoembryonic antigen. Int. J. Can- cer, 108 (4): 564-570, 2004.
３．Shibaguchi H., Kuroki Ma, Kuroki Mo, Badran A., Hachimine K. and Kinugasa T: Cloning and sequencing of variable region cDNAs of a novel human monoclonal antibody to carcinoembryonic antigen, and generation of a single chain variable fragmented antibody. Anticancer Res., 24: 3355- 3360, 2004.
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研究機関近況
分子腫瘍学センター 活動報告!
癌細胞の集団遊走における細胞間接着解離機構 および MMP 局在機構の解析
分子腫瘍学センター研究スタッフ 医学部助教授 鍋 島 一 樹
はじめに
悪性腫瘍浸潤における細胞の移動様式には、
白血病細胞に代表される個々の細胞としてばら ばらと移動するsingle cell migration（SCM）と、
大腸癌などの比較的分化のよい癌（高〜中分化 型癌）に代表されるcohort type migration（CM）
がある。従来、上皮性の癌においても、in vitro における研究は、SCMモデルを用いて行われ ていたが、我々はより正確な癌の移動機序を解 析する目的で、CMモデルを作成して、その機 序解明に取り組んできた。
研究概要
１．In vitro CMモデル
ヒ ト 大 腸 癌 か ら 樹 立 さ れ たL‐１０細 胞 を chamber slideに 接 着 さ せ、肝 細 胞 増 殖 因 子
（HGF）にて刺激すると、接着を保った１層の 細胞シートとして遊走し、先頭の細胞では遊走 細胞に特徴的な先導葉の形成を認める。この遊 走細胞シートを電顕で観察すると、細胞上部で はデスモゾームを伴って密な細胞接着を保ちな がら、細胞下部では細胞間隙が広がり、先行す る細胞の下方へ、先導葉類似の細胞突起を伸ば して遊走する（図１）。
２．細胞間接着解離機構
CMの特徴の一つは、上記のごとく細胞間接
図１．HGF にて刺激すると、大腸癌細胞は細胞接着を保った１層の細胞 集団として遊走する。遊走細胞は細胞上部では、密な接着を保ちな がら、細胞下部では細胞接着がゆるみ、細胞間隙が開大している。
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着からの部分的解離によって集団としての移動 が可能になっている点にある。上皮細胞間の接 着は、E−カドヘリン（EC）同士の接着と、EC を細胞骨格であるアクチン線維に連絡するカテ ニン類から構成されている。CMではHGF刺 激によって、ECおよびカテニンの発現レベル やリン酸化に変化は無いが、細胞接着制御因子 の１つとして近年報告されたIQGAP１が細胞 質から細胞膜に移動し、EC・カテニン複合体 中に増加していた。それに伴って複合体中のα カテニン量は減少しており、IQGAP１の複合 体結合によってECとアクチン線維の連結が減 少し、細胞接着のゆるみが生じると考えられる
（図２）。
３．ヒト癌組織におけるIQGAP１の発現と分 布
IQGAP１のin vivoでの役割を解析する目的
で、その発現レベルと発現パターンを大腸癌、
卵巣癌、食道癌で検討したとこ ろ、IQGAP１ 発現は正常組織に較べてこれらの癌組織におい て有意に増強し、さらにその高発現とびまん性 発現パターンが患者生存率と有意に逆相関を示 した（図３）。IQGAP１は新たな予後因子とし て有用であることが明らかとなった。
図２．IQGAP１のβ-catenin への 結 合 はα-catenin と 競合するので、E-cadherin とアクチン骨格と の連結をはずし、E-cadherin を介する細胞接 着をゆるめる結果となる。
図３．卵巣癌において、IQGAP１の高発現と浸潤先端部におけるびまん性発現パターンは生存率と逆相関する。
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４．MMP局在機構
CMにおけるもう一つの特徴は、細胞の浸潤 に必要なMMP（matrix metalloproteinases）（特 にMT１‐MMPとMMP‐２）の局在が細胞接着 によって制御され、SCMとは全く異なり、遊 走する細胞集団の先頭の細胞のみに認められ、
後続の細胞では抑制される点にある。抗E−カ ドヘリン抗体の存在下で遊走刺激を行い、細胞 分散を誘導すると、この後続の細胞における発 現抑制は無くなるので、細胞接着によって制御 されていると考えられる。In situ hybridization による観察でも同様の結果が得られることから、
この制御はmRNAレベルで行われていること が推定される。このMMPによるゲラチン基質 の限定分解をMMP阻害剤で抑制すると細胞遊 走は止まるので、このMMPによる基質の再構 成は遊走にとって必須であることがわかる。
おわりに
細胞間接着解離とMMPの遊走細胞集団先頭 への局在機序の解明と、その抑制によって浸潤 を制御する手段を探りたい。
関連論文
１）Nabeshima, K. et al. Hepatocyte growth factor/
scatter factor (HGF/SF) induces not only scatter- ing but also cohort migration of human colorectal adenocarcinoma cells. Int. J. Cancer, 78: 750-759, 1998.
２）Nabeshima, K. et al. Front-cell-specific expres- sion of membrane-type 1 matrix metalloprotein- ase and gelatinase A during cohort migration of colon carcinoma cells induced by hepatocyte growth factor/scatter factor. Cancer Res., 60:
3364-3369, 2000.
３）Hegerfeldt, Y. et al. Collective cell movement in primary melanoma explants. Plasticity of cell- cell interaction,β1-integrin function, and migra-
tion strategies. Cancer Res., 62: 2125-2130, 2002.
４）Nabeshima, K. et al. Immunohistochemical analysis of IQGAP 1 expression in human col- orectal carcinomas: Its overexpression in carcino- mas and association with invasion fronts. Cancer Lett. 176: 101-109, 2002.
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研究機関近況
資源循環・環境制御システム研究所
一般廃棄物焼却灰の地盤材料への有効利用法の検討
工学部助教授 佐 藤 研 一
１．はじめに
日本における一般廃棄物は、そのほとんどが 焼却処分され、最終処分場に廃棄されている。
新しい最終処分場の建設が困難な状況の中、処 分場の延命化を考える上で、欧米と同様に焼却 灰を地盤材料として用いる事は重要な課題であ る。焼却灰を地盤材料として用いる場合、材料 の物理・力学特性を正確に捉える事は、必要不 可欠である。そこで本研究では、焼却灰のせん 断特性を調べるために、粒径範囲が広い燃え殻 の特性を考えた、新しい中型一面せん断試験装 置を製作し、検討を行った。報告では、砂と２ 種類の締固めた焼却灰の圧縮せん断特性につい て考察する。
２．実験概要
２．１ 実験に用いた試料
実験は、１３!以下に粒度調整されたF市焼 却灰（清掃工場から採取：写真−１）と６!以
下に粒度調整された英国焼却灰（イングランド 北部焼却灰リサイクル工場から採取：写真−
２）を用いた。SEM画像から２つの焼却灰の 粒子形状を考察すると両者とも角ばった形状で あり、凹凸が多くポーラスな材料であることが 分かる。焼却される廃棄物の違いは、２つ画像 からは見ることが出来なかった。また、今回は 豊浦標準砂を用い、新しく製作した一面せん断 図−１ 材料の粒径分布
写真−１ F 市焼却灰（SEM 画像）
写真−２ 英国焼却灰（SEM 画像）
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垂直変位計
載荷板及び 荷重計
供試体 20cm
7cm
反力板及び 荷重計
せん断変位計
せん断荷重計 水槽
レール
図−２ 中型一面せん断試験装置
表−２ 実験条件 試料 供試体
作成方法 試料の
状態 D Dr
（％）
含水比
（％）
（$／#）乾燥密度
豊浦砂 空中 落下法
乾燥
０．８８ ４０ ０ １．４１ ０．９１ ６０ ０ １．４６ ０．９６ ８０ ０ １．５５ ０．９８ ９２ ０ １．５８ 飽和
０．８８ ３７ ０ １．４３ ０．９１ ６０ ０ １．４６ ０．９６ ８３ ０ １．５５
福岡市 焼却灰
タンピ ング法 湿潤
０．７４ − １８．０ １．１７
２．５%ラ ンマー法
０．８５ − １７．６ １．３６ ０．９２ − １８．９ １．４６ 飽和
０．７４ − １８．９ １．１７ ０．８５ − １７．２ １．３６ ０．９２ − １７．５ １．４６
英国 焼却灰
タンピ ング法
湿潤
０．７４ − ２０．８ １．１３ ０．８５ − １９．８ １．２９ ０．９２ − ２０．８ １．４０ 飽和
０．７４ − ２０．２ １．１３ ０．８５ − ２０．４ １．２９ ０．９６ − ２０．２ １．４０ 試験装置の性能確認と焼却灰との比較検討を
行った。図−１に試料の粒径分布を、表−１に 粒子密度及び最大乾燥密度を示す。
２．２ 一面せん断試験装置
図−２に中型一面せん断試験装置の概略図を 示す。この装置は、焼却灰のような粒径の大き な試料に対応できるように、せん断箱の寸法は 直径２０"、高さ７"である。また、せん断箱は 下部可動型かつ周りには供試体を水浸させるこ とができるように水槽の設置がなされている。
２．３ 実験条件
実験条件を表−２に示す。供試体初期密度の 管理は、供試体密度と締固め試験の最大乾燥密 度ρdmaxとの比を用いて、締固め度D（ρd/ρdmax） により行った。実験は、定圧一面せん一定圧法３）
で行った。湿潤状態における焼却灰の含水比は、
それぞれ最適含水比（F市焼却灰wopt＝１８％、
英国焼却灰wopt＝２０％）に調整している。また、
載荷圧力σVはそれぞれ、５０kPa、１００kPa、２００kPa でそれぞれステップ載荷により所定の圧密を 行った。また、全てせん断速度は、０．３!／&と した。
３．実験結果及び考察 ３．１ 豊浦砂のせん断特性
図−３に供試体密度と最大せん断応力時にお ける内部摩擦角との関係を示す。内部摩擦角は 供試体密度の増加に伴い大きくなっている。し かしながら、求められた内部摩擦角はせん断箱 内に生じる周面摩擦力の影響を受け、他機関が 一面せん断試験機で求めた値３）より若干大きな 値を示していることが分かる。
３．２ 焼却灰のせん断特性
図−４!、"に各焼却灰におけるσv＝５０kPa
の密度に着目したせん断試験結果を示す。F市 焼却灰は、密度の増加に伴い、明確なピーク強 度が現れる。一方、英国焼却灰は密度が増加し ているにも関わらずせん断強度に明確なピーク 表−１ 材料特性
試料 粒子密度 ρ（s $／#）
最大乾燥密度 ρdrax（$／#） 福岡市焼却灰 ２３０ １．５９
英国焼却灰
（２!以下） ２７０ １．５２ 豊浦砂 ２６４ −
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を示さず、残留強度を示している。これは、供 試体作成時の締固めエネルギーの影響が現れた 結果と言える。また、せん断中の体積変化は、
焼却灰も供試体の密度増加に伴い、著しい正の ダイレイタンシーを示している。また、密な豊 浦砂とも異なった挙動を示している。これは、
圧密による影響と、砂に比べ、粒径分布が良い ため、締固めによる効果の影響と考えられる。
図−５に焼却灰における供試体密度と内部摩擦 角及び粘着力の関係を示す。焼却灰の内部摩擦 角は５０°を越えており、豊浦砂と比べ大きな値 を示している。これらの値も摩擦力の影響を考 図−３ 内部摩擦核と密度の関係
図−４ 一面せん断試験結果
（ａ） Ｆ市焼却灰 （ｂ） 英国焼却灰
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えると、４０°後半と考えられる。また、密度増 加による強度増加は、粘着力成分の増加による 事が分かる。
３．３ 焼却灰の違いによる影響
F市及び英国焼却灰のD＝０．７４は、同一締固 めエネルギーで供試体を作成している。焼却灰 の違いによるせん断挙動は、ピーク強度に若干 の違いがでていることが分かる。これは、F市 焼却灰の粒径が大きいことが、同一ひずみにお けるせん断強度の増加に現れたと考えられる。
従って、焼却灰の有効利用においては、粒度分 布と締固め方法の管理が必要であることがわか る。また、英国ではすでにこの焼却灰が、有効 利用されていることを考えると、F市焼却灰の せん断強度は、英国焼却灰より大きいので、有 害物質の制御を行えば、有効利用の可能性があ ると考えられる。
４．まとめ
１）焼却灰のせん断特性は締固めエネルギー、
密度と粒径に大きく影響を受けることが明らか になった。また、密度増加に伴う、せん断強度 の増加は、粘着力成分として現れる事が明らか になった。２）焼却灰のせん断強度定数から考 えると、地盤材料として十分有効利用できる材 料であると示された。
参考文献
１）佐藤研一、M.C.R. Davies: Bearing capacity of shallow foundation in incineration bottom ash form municipal waste, Proc. of BGA International Conference Foundation, pp.787-795.
２）古賀千佳嗣ら：一般廃棄物の地盤材料とし ての評価に関する研究、第５９回土木学会年次 学術講演会概要集、第３部門、pp５９１‐５９２、
２００４。
３）社団法人地盤工学会、土質試験の方法と解
説、pp５６３‐５８１、２０００。
図−５ 焼却灰のせん断強度定数
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