金沢大学附属病院 整形外科

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骨軟部腫瘍・骨代謝班

     
     
     
     
研究
 
患者由来腫瘍組織同所移植モデルを用いた肉腫の個別化医療に向けた取り組み
Cell Cycle 2017
骨軟部肉腫はいわゆる希少がんであり症例数の少なさゆえに新規治療開発や新規薬剤開発に困難を伴います.より臨床を反映した動物モデルを作成することで研究開発を促進することができないかと考え,肉腫患者の腫瘍組織をマウスの同所に移植する動物モデルを作成し,従来の皮下移植モデルと比較検討行いました.
まず成人発症の大腿横紋筋肉腫患者より腫瘍組織の提供を受けて,マウスの皮下に移植しました.腫瘍が生着することを確認した後に,筋肉内移植モデルとして大腿四頭筋と大腿二頭筋内に腫瘍を移植,皮下モデルも作成し,腫瘍の動態につき評価しました.
移植後早期から筋肉内移植モデルは皮下移植モデルと比較し有意に腫瘍は増大し,移植後10週の段階ですべての腫瘍は長径20mmに達しました.また,腫瘍の辺縁切除後のマウスを経時的に観察したところ,皮下移植モデルから再発は認めませんでしたが,筋肉内移植モデルでは高確率で再発しました.切除した腫瘍を病理学的に評価したところ,筋肉内モデルにおいてのみ周囲筋組織への浸潤が認められました.
横紋筋肉腫を用いた患者由来腫瘍組織同所移植モデルは腫瘍増殖速度が速く,辺縁切除で局所再発を来たし,病理学的に周囲への明らかな浸潤傾向を認めるため,皮下移植モデルと比較しより悪性度が高く,患者臨床を反映した動物モデルであるといえます.
   
   
 
ヨード担持量の減衰評価と抗菌力との関係
Journal of Microbial & Biochemical Technology 2017
液ヨード担持インプラント表面に担持されたポピドンヨードの経時的な減衰変化と、ヨード量と抗菌力の評価について検討した。
担持されたヨード量が生体内での減衰量を評価するため、動物モデルによる評価を実施した。ウサギの皮下組織内、膝関節内、大腿骨内にそれぞれヨード担持インプラントを埋植し、表面に残存するヨード担持量を経時的に評価を行った。結果、365日経過後も約30%のポピドンヨードが試験片表面に残存していることが示された。
担持されたヨード量と抗菌力との関係性を評価するため、基準値に対して80%、50%、20%、0%(=酸化被膜)にヨード担持量を調節した試験片を作成し、黄色ブドウ球菌 (ATCC 25923)と大腸菌 (MG 1655)を播種し、培養した後の細菌数を経時的に評価した。その結果、20%のヨード担持量においても有意な細菌数の減少を認めた。
以上より、ヨード担持インプラントの抗菌力が長期に持続する可能性が示唆された。
     
     
 
 
骨肉腫に対するGSK3βを標的として新規分子標的治療薬の研究
Oncotarget 2016
骨肉腫は小児の長管骨骨幹端に発生することの多い、骨原発悪性腫瘍である。治療方法は抗がん剤と手術であるが、抗がん剤の副作用が強い症例や抗腫瘍効果が小さい症例などが存在する。そこで、骨肉腫に対するGSK3βを標的とした新規分子標的治療法の研究を行った。4種の骨肉腫細胞株(HOS、143B、MG-63、SaOS-2)と1種の骨芽細胞株(hFOB1.19)を用いた。GSK3β阻害薬はAR-A014418、SB-216763を使用した。それぞれの細胞株におけるGSK3β活性について調べ、阻害薬投与による細胞増殖抑制効果とアポトーシスの評価を行った。また、骨肉腫細胞株における阻害薬投与後のβ-cateninの変化を調べ、骨肉腫に対するGSK3β阻害薬の作用経路を検討した。In vivoでは骨肉腫細胞同所移植マウスにGSK3β阻害薬を腹腔内投与し、その抗腫瘍効果とメカニズムを検証した。活性型GSK3βの発現は、全ての骨肉腫細胞株において亢進していた(下図)。GSK3β阻害薬により全ての骨肉腫細胞の増殖抑制効果が認められ、アポトーシスが誘導された。また、GSK3β特異的siRNAを用いたRNA干渉試験でも阻害薬と同様の効果を得た。GSK3β阻害薬によりβ-cateninのリン酸化と分解が抑制され、β-cateninの核内移行と転写補因子活性が誘導された。骨肉腫細胞同所移植マウスに阻害薬を投与した結果、投与後2週間目から腫瘍増殖抑制効果が確認され、摘出腫瘍においてβ-cateninの核集積が認められた。この結果、GSK3β阻害薬による治療効果にはWnt/β-catenin経路が関係していると考えられた。
     
     
 
 
脂肪系腫瘍由来幹細胞と正常脂肪由来幹細胞の分化能の違い
Clinical Orthopaedic and Related Research 2017
間葉系幹細胞(MSC)においてp53蛋白は骨芽細胞分化や脂肪細胞分化を抑制する。多くの悪性腫瘍においてp53機能は低下しているため、悪性腫瘍の中のMSCにおいてもp53機能が低下しているならば骨芽細胞分化や脂肪細胞分化への誘導療法が有効である可能性があり、この仮説を異型脂肪腫様腫瘍/高分化型脂肪肉腫(ALT/WDL)を用いて検証しようと考えた。なぜなら、ほとんどのALT/WDLにおいてp53機能低下につながるMDM2遺伝子の増幅が認められるからである。同一個体からALT/WDL組織と正常脂肪組織を採取し、MSCを分離培養し、骨芽細胞分化能と脂肪細胞分化能を比較する。ALT/WDL患者6人から、腫瘍切除術の際に3mlの正常脂肪組織とALT組織を採取した。脂肪分化能はオイルレッドO染色後、抽出液の吸光度を測定して定量的に評価した。骨分化能はALP染色およびアリザリンレッドS染色後に特定色域面積を測定し半定量的に評価した。ALPは骨芽細胞分化初期の代謝に関連し、アリザリンレッドはカルシウム沈着と関連する。次に我々は骨芽細胞分化の差異が生じたメカニズムを、MDM2特異的阻害薬Nutlin-3の濃度を変えて加えることで分析した。脂肪分化能においては、我々の予想に反して、正常脂肪由来MSCにおいてより多くの脂肪滴が認められた。ただし抽出液の吸光度測定結果(正常脂肪対ALT/WDL)(±SD)は0.34 (± 0.13) 対 0.25 (± 0.10; p =0.22)で、有意差はなかった。対照的に、骨芽細胞分化能においては、ALT/WDL由来MSCでより高い分化能を認めた。ALP染色に基づいた分化能の値(正常脂肪対ALT/WDL)(±SD)は1.00 対 17 (±35.8; p =0.04)であった。しかしながら、アリザリンレッドS染色に基づいた分化能の値(正常脂肪対ALT/WDL)(±SD)は1.00対4.24(±4.75; p = 0.58)で、有意差を認めなかった。ALP染色に基づく骨芽細胞分化能の差異はMDM2特異的阻害薬Nutlin-3濃度が上昇するにつれて減少した。ALT/WDL由来MSCにおけるMDM2遺伝子の増幅がより高い骨芽細胞分化能をもたらしている可能性が示唆された。
     
     
 
業績
 
英語論文(2010~)

2016年
Kimura H, Yamamoto N, Shirai T, Nishida H, Hayashi K, Tanzawa Y, Takeuchi A, Miwa S, Tsuchiya H. Clinical Outcome of Reconstruction Using Frozen Autograft for a Humeral Bone Tumor. Anticancer Res. 36: 6631-6635, 2016.

Takeuchi A, Yamamoto N, Hayashi K, Miwa S, Takahira M, Fukui K, Oikawa T, Tsuchiya H. Tenosynovial giant cell tumors in unusual locations detected by positron emission tomography imaging confused with malignant tumors: report of two cases. BMC Musculoskelet Disord. 2016 Apr 26;17:180. doi: 10.1186/s12891-016-1050-7.

Takeuchi A, Yamamoto N, Shirai T, Hayashi K, Miwa S, Munesue S, Yamamoto Y, Tsuchiya H. Clinical relevance of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma expression in myxoid liposarcoma. BMC Cancer. 2016 Jul 11;16:442. doi: 10.1186/s12885-016-2524-6.

Takeuchi A, Tsuchiya H, Ishii T, Nishida Y, Abe S, Matsumine A, Kawai A, Yoshimura K, Ueda T. Clinical outcome of recurrent giant cell tumor of the extremity in the era before molecular target therapy: the Japanese Musculoskeletal Oncology Group study. BMC Musculoskelet Disord. 2016 Jul 22;17:306. doi: 10.1186/s12891-016-1163-z.

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Abdelaal AH, Yamamoto N, Hayashi K, Takeuchi A, Morsy AF, Miwa S, Kajino Y, Rubio DA, Tsuchiya H. Radiological assessment of the femoral bowing in Japanese population. SICOT J. 2:2, 2016.

Abdelaal AH, Yamamoto N, Hayashi K, Takeuchi A, Miwa S, Morsy AF, Kajino Y, Tsuchiya H. The linea aspera as a guide for femoral rotation after tumor resection: is it directly posterior? A technical note. J Orthop Traumatol. 17:255-9, 2016.

2015年
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Kimura H, Yamamoto N, Shirai T, Nishida H, Hayashi K, Tanzawa Y, Takeuchi A,  Igarashi K, Inatani H, Shimozaki S, Kato T, Aoki Y, Higuchi T, and Tsuchiya H. Efficacy of triplet regimen antiemetic therapy for chemotherapy-induced nausea and vomiting (CINV) in bone and soft tissue sarcoma patients receiving highly emetogenic chemotherapy, and an efficacy comparison of single-shot palonosetron and consecutive-day granisetron for CINV in a randomized, single-blinded crossover study. Cancer Med.4:333-41, 2015.

Takeuchi A, Yamamoto N, Shirai T, Nishida H, Hayashi K, Watanabe K, Miwa S, Tsuchiya H. Successful correction of tibial bone deformity through multiple surgical procedures, liquid nitrogen-pretreated bone tumor autograft, three-dimensional external fixation, and internal fixation in a patient with primary osteosarcoma: a case report. BMC Surg. 15:124, 2015.

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Miwa S, Yano S, Kimura H, Yamamoto M, Toneri M, Matsumoto Y, Uehara F, Hiroshima Y, Murakami T, Hayashi K, Yamamoto N, Bouvet M, Fujiwara T, Tsuchiya H, Hoffman RM. Cell-cycle fate-monitoring distinguishes individual chemosensitive and chemoresistant cancer cells in drug-treated heterogeneous populations demonstrated by real-time FUCCI imaging. Cell Cycle 14: 621-9, 2015.

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2014年
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2013年
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Utility of fluorescence in situ hybridization to detect MDM2 amplification in liposarcomas and their morphological mimics.
Kimura H, Dobashi Y, Nojima T, Nakamura H, Yamamoto N, Tsuchiya H, Ikeda H, Sawada-Kitamura S, Oyama T, Ooi A.
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Desmoplastic small round cell tumour successfully treated with caffeine-assisted chemotherapy: a case report and review of the literature.
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UV light killing efficacy of fluorescent protein-expressing cancer cells in vitro and in vivo.
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Early prediction of histopathological tumor response to preoperative chemotherapy by tc-99m MIBI imaging in bone and soft tissue sarcomas.
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