A longitudinal study on circulating miR-21 as a therapeutic effect marker in head and neck squamous cell carcinoma.

（頭頸部扁平上皮癌の治療効果判定マーカーとしての血漿miR-21の縦断的研究）

石永 一1), Feng He1)2), Bo Hou1)2), Said Ahmad Shah1),

村田真理子2), 竹内万彦1)

1) 三重大学大学院医学系研究科 耳鼻咽喉・頭頸部外科2) 同 基礎医学系講座 環境分子医学分野

はじめに

頭頸部扁平上皮癌（以後HNSCCと略す）は、およそ50

～60%前後の生存率があるとされています。

はじめに

頭頸部扁平上皮癌（以後HNSCCと略す）は、およそ50

～60%前後の生存率があるとされています。

決して満足できる成績ではありません。

もっと治療成績を改善するには

どうしたらいい？

もっと治療成績を改善するには

どうしたらいい？

手術？ 化学放射線治療？ それとも免疫治療？

早期発見・早期治療

これに勝るものはないと思います

早期発見のために精度の高い

腫瘍マーカーが必要です。

そのためには、

現状においては・・・・

頭頸部扁平上皮癌（HNSCC）の腫瘍マーカー・・・・・SCC抗原

ただ、精度が悪く、これまでの報告では感度が30－50％

現状においては・・・・

頭頸部扁平上皮癌（HNSCC）の腫瘍マーカー・・・・・SCC抗原

ただ、精度が悪く、これまでの報告では感度が30－50％

→本当に癌だった人の中で検査で陽性と判定できたのが

たったの30－50%のみ！

もっと精度の高い腫瘍マーカー

が必要

そこで我々は血漿miR-21に着目し、HNSCCの新規の腫瘍

マーカーの可能性について探索すべく、2012年・7年前から

当大学医学部環境医学講座と共同研究を開始しました。

新しい研究プロジェクトの立ち上げ

ところでmiR-21って？

• miR-21とは、21番目に同定されたマイクロRNAのこと

• マイクロRNAとは、遺伝子発現を抑制する効果を持つ21～25塩基程度の一本鎖RNAです。

AA AA AA AAcap5’

5’非翻訳領域 3’非翻訳領域蛋白をコードする領域 ポリAテール

メッセンジャーRNA

DNA

リボゾームで蛋白が合成される

転写

翻訳

遺伝情報の伝達：セントラルドグマと呼ばれています

AA AA AA AAcap5’

5’非翻訳領域 3’非翻訳領域蛋白をコードする領域 ポリAテール

メッセンジャーRNA

DNA

リボゾームで蛋白が合成される

転写

翻訳

マイクロRNAの作用部位

マイクロRNA

miR-21の役割は？

• miR-21は様々な癌に関与しているとされています。

（食道がん、胃がん、肺がん、大腸がん、乳がん、膵がんなど）

miR-21の役割は？

• miR-21は様々な癌に関与しているとされています。

（食道がん、胃がん、肺がん、大腸がん、乳がん、膵がんなど）

様々な癌のスクリーニングに使える可能性があります

miR-21の働くメカニズムは？

miR-21

miR-21の働くメカニズムは？

miR-21

がん抑制遺伝子

PTEN (phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10)

PDCD4 (Program cell death 4)

（その他にも報告されている）

抑制する

miR-21の働くメカニズムは？

miR-21

がん抑制遺伝子

PTEN (phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10)

PDCD4 (Program cell death 4)

結果的に癌の増殖を促進させる

（その他にも報告されている）

抑制する

• その当時は血漿miR-21 がHNSCCの腫瘍マーカーになることを示唆する

報告なし

• 他の癌の領域（大腸がんや肺がん、食道癌など）では血漿miR-21 が

有用な腫瘍マーカーになりうることが報告あり

研究開始時の状況

予備研究 ①・・・候補となるmiRNAの探索

Hou B1, Ishinaga H, et al. Circulating microRNAs as novel

prognosis biomarkers for head and neck squamous cell

carcinoma. Cancer Biol Ther. 2015;16(7):1042-6.

癌患者の癌組織と周囲の正常組織を比較してマイクロ

RNAを網羅的に検索し、高発現しているものを検討

上記の結果をもとに候補となるマイクロRNAを絞り込み、

手術前後で有意に変化する血漿マイクロRNAを判別した。

血漿miR-21, MiR-223, MiR-99aが候補となった。

9例の患者で術前と術後6か月での検討

予備研究 ②・・・miRNAの化学放射線治療（CRT)例での検討

HNSCC10例でCRT前後で血漿miRNAを比較するとmiR-21のみが有意差を示した。

p=0.0051 p=0.9594p=0.2845

.4

.8

1.2

1.6

2

.5

1

1.5

2

2.5

.5

1

1.5

2

2.5

3

miR-21 miR-99a miR-223

（CRT後2～3か月の時点で測定）

Pla

sma

miR

-21

ex

pre

ssio

n

Pla

sma

miR

-99

a e

xp

ress

ion

Pla

sma

miR

-22

3 e

xp

ress

ion

2016 日本頭頸部癌学会で発表

治療前 治療後 治療前 治療後 治療前 治療後

予備研究 ③・・・miRNAの対照例とHNSCC例での比較

miR-21 miR-99a miR-223

p=0.0696p=0.0156 p=0.6501

0

1

2

3

0

1

2

3

CON

0.5

1

1.5

2

2.5

HNSCC HNSCC HNSCCCON CON

0

Pla

sma

miR

-21

ex

pre

ssio

n

Pla

sma

miR

-99

a e

xp

ress

ion

対照10例、HNSCC10例で血漿miRNAを比較するとmiR-21のみが有意差を示した。

Pla

sma

miR

-22

3 e

xp

ress

ion

2016 日本頭頸部癌学会で発表

少数例での検討の結果、血漿miR-21のみが対照例との

比較でも、手術・CRT治療前後でも有意差を示した。

予備研究の結果

本研究の目的

血漿miR-21に着目し、HNSCCの有用な腫瘍マーカーになるかどうかを検討

1）正常と比べて血漿miR-21は上昇しているか？ ・・・・・・・・癌のスクリーニングに使えるか？

2）早期がんでも正常と差が認められるか？ ・・・・・・・・ 癌のスクリーニングに使えるか？

3）既存のSCC抗原より有用な腫瘍マーカーか？ ・・・・・・・・新規の腫瘍マーカーとして価値があるか？

4）血漿miR-21のROC曲線はどうか？ ・・・・・・・・・腫瘍マーカーとしての精度は？

5）血漿miR-21と予後不良例は関連があるか？ ・・・・・・・・予後予測のマーカーとなるか？

6）HNSCCの治療後、どれくらいで治療効果判定できるか？ ・・・・・・・・早期発見のためのマーカーとなるか？

相対的

miR

-21発現量

p<0.0001

0

1

2

3

4

control

(n=29)

HNSCC

(n=86)

１） 血漿miR-21はHNSCCに有意に高発現する

２） 血漿miR-21は進行度に応じて発現量が亢進する

p<0.001

p=0.0417 p=0.0456

0

1

2

3

4

control

(n=29)

stage Ⅰ/Ⅱ

(n=29)

stage Ⅲ/Ⅳ

(n=57)

相対的

miR

-21発現量

p<0.0001

0

1

2

3

4

Pla

sma

miR

-21

ex

pre

ssio

n

control HNSCC

0

2

4

6

8

10

control HNSCC

有意差なし

SC

C a

nti

gen

(n

g/m

L)

SCC antigenmiR-21

(n=29) (n=86) (n=6) (n=86)

３） 血漿miR-21の方がSCC抗原よりも有用な腫瘍マーカーである。

AUC

AUC=0.756

(moderate accuracy)

100‐Specificity (%)

Sen

siti

vit

y(%

)

0

20

40

60

80

100

10020 40 60 800

カットオフ値 1.15

感度 70.9 ％特異度 69.0 ％

４）ROC解析において血漿miR-21は中等度の診断能を有する

無再発生存率

p<0.05

miR-21 low expression

miR-21 high expression

5） 血漿miR-21が高いと再発しやすい→ 予後不良になると思われる

miR-21が高値だと再発率が高くなる

経過観察期間 （月数）

*

1.0

2

0

0.5

1.5

**

:p<0.0

5

Pla

sma

miR

-21 e

xp

ress

ion

0.6

1.2

1.8

0

n.s.

再発あり 10例再発なし 22例

6） 治療後8週間の時点で治療効果が判定できる

再発例だとmiR-21が低下しない

再発なし例だとmiR-21が8週間の時点で低下する

本研究での新しい発見と意義

1） これまで治療後どれくらいでマイクロRNAが低下してくるのか分からなかった。

・・・・・・・頭頸部扁平上皮癌における血漿miR-21の縦断的研究は世界初

（他癌の領域でも、血漿マイクロRNAの縦断的研究は3編程度）

2） 治療後の評価にはPETが最も優れているが、正確な診断には治療後3か月

待たなくてはいけなかった

・・・・今回の結果は、血漿miR-21はPETより早く治療評価判定できることを

示唆している

3) 既存のSCC抗原との比較をした報告もなし

・・・血漿miR-21が明らかにSCC抗原より有用であることを示している。

今後の展望

1） これまではまだ研究ベースの段階

・・・・・・・血漿miR-21を早期に実臨床レベルで使えるようにしたい

2） さらに精度の高い腫瘍マーカーを目指して

・・・・HNSCCの患者の血液を網羅的に探索し、複数個のmiRNAを同定し、

さらに精度の高い腫瘍マーカーを目指したい。それらを用いた

縦断的研究を行い、治療効果判定マーカーとしての意義もさらに

検討したい。

本研究成果は、英国医学雑誌「Carcinogenesis

（カルチノジェネシス）」に2019年4月11日に

オンライン版で 発表されました