科学 ---- 事実に基づく客観性 ---- 私情の入り込む隙のない手順どおりのルーチンワーク

研究とは？

「出来上がった科学」を外から見た場合。

「自分で作る科学」はもっと自由である。

隠れている事実を明らかにする。それは誰でもできることではない。

それについて誰よりも考えている人が、こうではないか？と仮説を持って見ないと、物事は見えない。

仮説は自由に立てられる。しかし、それはいつも反証される可能性がある。反証されたとき、素直に間違いを認める覚悟があって初めて（思い込みから開放されて）自由にものが考えられる。

滋賀医大分子診断病理学部門

杉原洋行

決定的に大事なのは、良い問題と出会い、それに気づくこと。

・どうしても知りたいと思える問題

・そのことを考えていると楽しいと思える問題

・そこに問題があることを、おそらく、自分以外誰も知らない・・・

メノンのパラドックス（プラトン）：

問題に対して答えを探すことは不合理である。なぜなら、捜し求めるものを知っていたら、その場合には問題など存在していないことになるし、またそうでなければ、捜し求めているものが何かを知らないのだから、何を見出すことも期待できないはずだ。

研究したいと思わない人は、たぶん、このパラドックスの中に居る。

研究したいと思う人は問題に出会った時、それに気づくことができる。そして、その時既に答えらしきものがうっすら見えている。それを確かめたいと思うのだ。

早期癌の２つの意味

・進行癌を早期のうちに発見して早期治療を！

・早期癌は長く早期にとどまるおとなしい癌なので、早期に見つかり、治療効果も高いのは当然。 （早期癌は「がんもどき」？）

一つの問題：

AかBか両方か？

早期癌

早期癌

進行癌

進行癌

早

進

A

B

それを遺伝子を使って明らかにしたい。

１つの系譜

素質の異なる２つの系譜

・VMAなどの腫瘍マーカーを使った新生児のマススクリーニング（MS)で見つかった神経芽細胞腫の大半は3倍体だが染色体の構造異常が少なく、たとえ転移しても消失するものや良性腫瘍に分化するものもある。

一方、1歳以降に見つかる近2倍体の腫瘍は染色体の構造異常が多く悪性度が高い。

つまり、早期がんと進行癌では系譜が異なる MS無効

早期癌が進行癌にほとんどならない（早期がんをたくさん治療しても進行がんを減らすことにならない）例がある。

1 cm

径1 cm弱の早期癌

1 cm

進行癌

胃の早期癌は、直径ではなく、胃壁の中をどこまでもぐっているかによって定義されている。

個人に固有の体質が遺伝的に決まっているように、個々のがんにも固有の変化（がんの体質？）があるとすれば、

もし、

親子鑑定をするように、早期癌と進行癌の関係を調べることができ、

遺伝子多型（SNPs等）で特定の疾患（糖尿病等）を発症するリスクを個人ごとに評価できるように、個々の早期癌でDNAを詳しく調べれば、進行癌になるリスクがどの程度あるのかが評価できるのでは？

どのようにがんの素質にアプローチするのか？

しかし、そもそも個々のがんを個々のヒトのように扱えるのか？

個体から個体への遺伝

個々の腫瘍では、個々の個体のようにゲノムDNAの構成がユニークである。

その個性はどのようにして生まれる？

体細胞から体細胞への遺伝（体細胞遺伝＝細胞増殖）

ゲノムDNA（の

多型）によって個体の個性（発症リスク）が規定される。

遺伝という現象が起こるのは、 DNAが互いに相補的な塩基対で

結合した二重螺旋を作っているからである。

A T G C

T A C G

この仕組みで細胞から細胞へ遺伝情報が伝えられてきたし、これからも伝え続けることができる。

C

DNAの複製

細胞増殖は細胞から細胞への遺伝でもある。

細胞増殖

1-P

P

細胞分化（与えられた役割に専念）

L（寿命）

細胞死成熟

チェックポイント：DNAを複製する前に、増殖を一時停止してDNAを検査する。

そのためのブレーキががん抑制遺伝子産物（p53やRb蛋白）

増殖を促進するアクセルががん（原）遺伝子産物（Mycなど）

・いくら増殖が速くなっても P=0.5 であれば細胞の数は不変。

・がんではP>0.5になって細胞数が増加（生長）し続けることが本質。

（P：自己再生産率）

幹細胞は、複数の細胞に分化しつつ、自己再生産

自己再生産片方が分化しない。

これらの遺伝子の異常で増殖が速くなることががん化？

がんはどのように発生するのか？

1. チェックポイントでブレーキをかけて一時停止する

2. DNAを修復する

3. 修復できなければ死んでもらう（アポトーシスを誘導する）

正常では：DNA修復システムが発動される。

A

T

G

T

間違い

A

T

G

C

修復

A

T

G

C

A AT T

がんでは：がん抑制遺伝子の失活 チェックポイントで一旦停止できない。

確率的に起こる塩基のミスマッチや不可避的なDNAの損傷に対して

修復されないまま複製されると、間違いであることが分からなくなり、間違いが固定される（＝変異＝遺伝するDNAの変化）自己再生産細胞への変異の蓄積（ゲノム不安定性）

不死化はがんになってから獲得されたのではない。

がん原遺伝子（MYCなど）の活性化変異で、自己再生産細胞がP>0.5獲得細胞数が増加（生長）し続ける。

その中でがん抑制遺伝子（RB1など）の失活するとチェックポイントで一旦停止できなくなる。修復されないまま複製されて修復できなくなる。爆発的な変異の蓄積（ゲノム不安定性）

個体が死ぬまで生き続け、死んだ細胞を補給し続ける幹細胞に、時間とともにDNA変化が蓄積する。

「がん」は体細胞遺伝における「新しい種」の進化: neoplasia（新生物）

P

1- P

幹細胞

成熟分裂細胞 非増殖細胞

P>0.5

進展

発生

一回のDNA変化だけでがんになることはほとんどない。 高齢になる

ほど幹細胞に多くの変異が蓄積されていく。

自己再生産細胞だけがDNA

変化を蓄積できる。

DNA変化がDNA修復システ

ムを巻き込むと、爆発的に変化の蓄積が起こる。

がんはゲノムが不安定なので、時間とともにランダムな遺伝子変化が蓄積している。

Aさんの幹細胞

Bさんの幹細胞

t

その個性を、似たものどうしの集団に分類できるのではないか？

胃癌を使って、アレイCGHで網羅的に検出できるゲノムDNAのコピー数変化のパタンを前がん病変・非浸潤癌と浸潤癌との間で比べてみた。

がんの個性とは？

Bさんのがん細胞

Aさんのがん細胞

その過程で、１個のがん細胞が発生するためには、特定の遺伝子セット（ ）に変化が出揃うことが必要。

それらが出揃ってがん細胞になった時点では、多くの遺伝子変化（ ）が共存している。

そのため、同じ種類の腫瘍であっても、その中の任意の二つが全く同じ遺伝子構成を示すことはない（がんの個性）。

Low-grade

noninvasive neoplasia

High-grade noninvasive

neoplasia

Invasive

adenocarcinoma

管状腺腫 低異型度管状腺癌 管状腺癌

核の円形化・多形性

構造異型

腫瘍のサイズ

－ ＋ ＋

－ － ＋

≤ 1 cm > 1 cm

m癌

進行癌のm

非浸潤性腫瘍 浸潤性腫瘍

Tumor DNA labeled with Cy5

Normal DNA labeled with Cy3

競合的に60K-CGH

microarray (Agilent)

にハイブリダイズする

全ゲノム増幅

全ゲノム増幅

Laser microdissectionでがん細胞のみを採取。

DNA抽出・精製

階層的クラスタ－解析：コピー数増減パタンの似たものどうしを分類

コピー数の増減パタン

差を際立たせる51

遺伝子に絞ると、

Noninvasive neoplasia（ ）はゲノム変化が乏しいが、ゲノム変化が浸潤癌（ ）と似ているものがある。

既に違う道を歩んでいる？

－ ＋

Stable

tumor

Unstable

tumor

t

A B A B

• ランダムなゲノムコピー数変化( )の蓄積は、stable tumorではunstable tumorより少ない。

• 腫瘍のoutcomeを決める重要な遺伝子（A と B

）のコピー数は腫瘍の進展のかなり初期に変化している。

• そのコピー数変化の方向（gain/loss）がstable

tumorとunstable tumorとの間で逆になっている。

• 抽出した51遺伝子には、このような初期に変化した重要な遺伝子が含まれている。

• ゲノム変化の蓄積は不可逆的なので、途中でStableがUnstableに変わることはない。しかも

個性を決める重要な変化は腫瘍発生の初期に生じ、ランダムな変化は時間とともに蓄積する。

By Setsuya Fujita

10 cm (40 doublings) : fatal size

1 cm (30 doublings)

径1 cmの早期癌でも癌の自然史の3/4は終わっている。

不可逆的に蓄積されたDNA変化が、径1 cmを超えてから更に変わる余地は小さい。

Gene exhibiting significantly different CNAs among stable, intermediateand unstable clusters

19

RXRB

VPS13B

NCOA2

Tumour suppressing gene GAIN in noninvasive, LOSS in invasive tumours

Tumour promoting gene LOSS in noninvasive, GAIN in invasive tumours

個性を決める重要な遺伝子たち

・胃の非浸潤性腫瘍の1/4が浸潤性腫瘍になる素質をもっている（3/4は持っていない）。

・個々の腫瘍で素質を推定できる。

・素質は途中で変わらない。

・素質を知ることで、過剰治療や過小治療を防ぐことができる。

･この話を通じて、がんとは何かが少し分かったのでは？

しかし、遺伝子コピー数は進行癌と同じパタンを示しながら早期癌にとどまっていた症例は、なぜ進行しなかったのか？

次の問題：

わかったこと：

１年

２年

３年

４年

５年

６年

入門研究医コース

登録研究医コース

①入門コースは、簡単な手続きで、第１から第５学年のいつからでも始めることができます（まず、入門コース）。入学直後に決めなくても、どこで研究に出会っても入り口があります。入門コースは出入り自由です。

そのさい、いきなり研究室を訪れてもかまいませんが、研究サークルから入門コースに入ることもできます。研究に興味のある学生が、サークル活動として新入生を勧誘し、研究室ツアーなどを企画。教員がそれをサポートする形が自然発生的にできたことが、本学の研究医コースの基盤になっています。

②入門コースで助走をつけ、具体的な研究テーマを持って研究に参加したくなったら、登録コースに進みます。ます、将来の進路に応じて４つの領域（分子医科学、病理学、法医学、公衆衛生学）から１つを専攻します。そして、夏休み前と春休み前に行なわれる簡単な資格審査（面接とレポート）を経ることが必要です。

研究医養成コース

教育内容の特色等

1. このコースの利点は、通常の大学院生よりも技術的な指導がしっかりできること、若い学生に、研究の考え方を刷り込む ことができることである。そのために、基礎的な技術指導に専任の特任助教を配置し、形態を超えたゲノム科学や先端的な免疫学を取り入れた新規性の高い研究に挑戦させる。

2. 最も大事だと考えているのは、研究と診断を一つの活動として行なえる人材を育成するために、日常的に診断活動や病理解剖業務にも関わらせ、診断を通じてもサイエンスの感覚を磨くことができるようにすることである。

3. 当面は関連病院に複数の病理医を配置して診断の精度管理を行うことは困難な状況であるので、将来「一人病理医」として関連病院に赴任しても精度管理のできるよう、バーチャルスライドを用いた遠隔診断、遠隔コンサルテーションなどのdigital pathologyの手法の習得にも重点を置く。

病理学

・登録コースでは、講座・部門での指導に加え、専任の教員（特任助教）のサポートがあり、大学院の講義も聴講できます。

③登録コースから大学院に入学すると、早期修了（4年かかるところを3年で）や奨学金の支給等のチャンスがあります。大学院には３つのプランがあり、専攻の特性等を考慮して選択します。

毎月ミーティング（学生の研究発表）、年に4回の先輩研究者によるセミナー、休暇中に技術セミナー。

・学会や研修会（リトリート）へ参加するさいの旅費のサポートもあります。

学会では、研究の最前線を知ることができるとともに、研究に参加している全国の医学生とも交流できます。

リトリートでは、研究医を目指す学生が各大学から集り、泊りがけで発表・交流し、先輩研究者の講演も聞けます。

・登録コースでは、講座・部門のメンバーとしてラボにデスクを持って研究を続けることができます。

入門研究医コース 登録研究医コース1年 2名 分子医科学専攻 16名2年 3名3年 4名 病理学専攻 2名4年 3名 法医学専攻 6名5年 5名 公衆衛生学専攻 6名6年 1名 30名計 18名

計

・現況研究医websiteにアクセスしてください。http://sumskenkyui.blogspot.jp/

・入門コースへの入り方 http://www.shiga-med.ac.jp/kenkyui/

参加者の声：

・いつもどこかで誰かが最先端の研究をやっているという世界に身をおけるのは、とても刺激的です。

・第一線の研究現場のプロフェッショナルの緊張感には影響を受けます。

・リトリートで他大学の学生と交流できて良かった。

・学会費用のサポートがあるので、学会にも積極的に参加しようと思えます。

・正直、入った当初は、一応研究やってみたいな、程度でしたが、今は将来的に研究に進むのも一つの選択肢として十分ありだなと思えるようになりました。

１年

２年

３年

４年

５年

６年

１年

２年

１年

２年

３年

４年

通常の学年進行

医

学

部

卒後臨床研修

大学院博士課程

奨学金給付開始

奨学金給付開始

奨学金給付開始

医師免許

Bプラン

PhD－MD

選 択

１年

２年

３年

４年

５年

６年

１年

２年

３年

基礎系研究医

１年

２年

４年

病理学・法医学・公衆衛生学専攻

Cプラン

医師免許

PhD－MD

２年

１年

２年

３年

４年

５年

６年

１年

２年

３年

基礎系研究医

１年

４年医師免許PhD－MD

分子医科学専攻

Aプラン

選 択

１年

２年

３年

４年

５年

６年

１年

２年

３年

基礎系研究医

１年

２年

４年

大学院博士課程

医

学

部

卒後臨床研修

医学部

入門研究医コース 入門研究医コース

登録研究医コース

登録研究医コース

この講義ファイルは研究医コースのwebsiteに

後日アップします。http://www.shiga-med.ac.jp/kenkyui/lecture_seminar/nyumon2.html