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東京薬科大学 生命科学部 腫瘍医科学研究室

【研究室でインタビュー】
東京薬科大学 生命科学部 腫瘍医科学研究室

掲載日情報:2020/10/01 現在Webページ番号:63360

研究室でインタビュー 研究テーマ,ご自身のエピソードについて語っていただきました!

東京薬科大学生命科学部腫瘍医科学研究室林嘉宏准教授

先生の研究テーマや展望についてお伺いします

先生の研究手法について教えて下さい。

原疾患自体やそれに伴って全身でおこる合併症,疾患横断的にみられる現象など,臨床の情報をもとに,患者さんで実際にみられること,困っていることや臨床医の先生が疑問に思っていてわからない事を研究のスタート地点にするようにしています。
患者さんからの情報や実際に臨床で見られる病状をまずin vivo(マウス)で再現し(前臨床モデルの構築),実際の患者さんを検査,診断するようにしてマウスの全身で生じている細胞形態や動態変化,臓器異常などをどんどん掘り下げて解析していきます。特にヒトの患者さん全体を診るのと一緒で,一つの細胞にこだわらずにそのマウス全体で起こっていることを広い視野で見るようにしています。そして,病態発症の鍵となる細胞集団や現象を明らかにしていきます。
血液がんとその全身合併症の発症機序解明が中心なので,表現型の解析には多重染色によるフローサイトメトリー解析とセルソーティングが欠かせません。回収した細胞集団で生じている遺伝子発現変化は,BulkあるいはSingle-cell-RNAシークエンスにより網羅的に調べます。その後,バイオインフォマティクス解析を行い,病態発症における中心的な遺伝子群,シグナル経路の同定を行います。細胞内で生じている現象(オルガネラの動態制御異常など)は,回収した細胞をスライドガラス上に固定して免疫蛍光染色を行い,共焦点顕微鏡で観察します。これらの結果を基にして,前臨床試験(遺伝子ノックアウトやノックダウン,薬物的阻害実験)を行い,治療標的としての可能性をin vivoで検証します。こうした研究成果の中から,一つでも将来的な臨床応用につながればと思い,研究を続けています。
がん全般に言えることですが,複雑な免疫応答も疾患病態形成や治療反応性に関わる重要な役者であることから,ヒト細胞と免疫不全マウスを用いた異種移植の実験系で見えてくる事象や示せることにもやはり限界はあると考えます。ヒトとマウスの種の違いはありますが,(一つの細胞だけでなく)マウスの身体全体を見ることは,実際にヒトで起こっている病態を理解する上で非常に有用と考えています。

東京薬科大学実験手法

①任意の遺伝子の異常を造血幹細胞に導入し,導入した細胞をマウスに戻す。そうすることによってヒトの患者さんと同じようにと白血病や骨髄異形成症候群など,様々な病体を発症していきます。すぐに発症するわけではなく,場合によっては2,3ヶ月,半年,1年かけて病気は発症していくものなので,ヒトの患者さんが外来で採血するように,②マウスでも定期的に末梢血取ってきて,例えば貧血が進んでなかとか変な細胞が増えてないのかをチェックするようにしています。実際に病気が発症して 弱っていくマウスを安楽死させて,骨髄などを含めて③フローサイトメトリー解析などのバイオロジー的手法を用いて解析していきます。

がんに関連する遺伝子はデータベース化されているんですか?。

この10年くらいで,世界中の研究者が,患者さんのサンプルを使用したがん関連遺伝子変異や遺伝子発現変化の解析を行い,それがデータベース化されています。また,レビューでも数多くまとめられています。マウスでうまくいってもヒトでうまくいくとは限りませんが,実際にマウスとヒトの病態が合うかどうか確かめる時にデータベースを確認しています。

マウスの結果をヒトのデータベースで比較するとのことですが,実際ヒトとマウスはどのくらい違うのでしょうか。

例えば同じ遺伝子の変異でもマウスでは,病状が発症しても,ヒトではその変異だけでは病気にならないこともあります。また,当然,赤血球や白血球などの血液の基準値もことなります。全く一緒ではありませんがヒトとマウスでかなり近い部分もあるので,マウスの体で起こったことを人に当てはめて考えることができると思っています。

続いて,研究テーマと興味を持った経緯について教えて下さい。

骨髄異形成症候群(Myelodysplastic syndromes, MDS)の病態発症機序の解明です。MDS以外にも血液のがんは,沢山ありますが,MDSは加齢とともに発症率が増加するため,超高齢社会の現代において患者数が増加しています。MDSはまだ治療法が確立されておらず,実際に自分が臨床医をやっていた頃,ご高齢の患者さんに対して,白血病の抗がん剤治療を頻繁に行うわけにはいかないし,なかなか治せない。そういうもどかしい状況がありました。
 MDSの研究を始めたきっかけは海外留学した時です。その時の研究室のメインテーマがちょうどMDSでしたので,MDSに対してそれまで感じていたモヤモヤとしたものもあり,基礎研究に入りました。MDSの患者さんの半分ぐらいがいずれ急性白血病に移行するため,10年,20年ぐらい前は,MDSは単に前白血病病態と考えられていましたが,実はそうではない。この10年くらいの間にMDSの発症に関わる様々な遺伝子変異が同定されました。また,異常を伴ったMDSの幹細胞が分化能を完全に失っていないことから,異常クローン由来の異常な成熟細胞が常に産生されます。それこそ異常な免疫細胞とかがどんどん体の中にできてきて,急性白血病よりも,ずっと複雑な病態であることがここ10年で分かってきています。病態の複雑さに研究のしがいがあると感じています。

高齢者の増加

骨髄異形成症候群(Myelodysplastic syndromes, MDS)について

MDSは造血幹細胞に生じた遺伝子異常に伴って発症する難治性血液がんで,加齢とともに発症率が増加するため,超高齢社会の現代において患者数は増加しています。血球の減少(易感染性,貧血,出血傾向)と異形成が特徴で,半数以上は急性白血病へと移行し,そうでない場合も骨髄不全症をきたして,予後も極めて不良です。

MDSの研究を続けていて嬉しかったことを教えて下さい

色々ありますが,特に留学中に携わったプロジェクトの結果をまとめた論文が評価されたことです。論文として発表できるまで苦労したのでうれしかったです。MDSの研究を始めた当時,様々な遺伝子の異常が色々と見つかってきていて,これで病態が解明されるとみんなが思っていたと思うんです。しかし,同じような遺伝子の異常が他の白血病とか,他の血液がんでも同じように見つかるので,そうすると遺伝子の異常だけでは, MDSを特徴づけられる血球異形成や血球減少が説明できないんじゃないかと,僕は素朴に感じたんです。同じような遺伝子の異常が起こっているのに,どうして最終的に起こる病気の症状が違うのか,そこの間にあるものを見つけようと思って,壮大な仮説を立てたわけです。その中で見つけたのがHIF1Aという因子です。HIF1Aそれが最終的にMDSの病態にとって,非常に大事な因子であることを証明したのですけれども,その当時のみんなとちょっと違う考え方だったので,論文を投稿してもなかなか受理してもらえないことが続きました。最初に学会で発表してから最終的に雑誌に掲載されるまでに多分4年ぐらいかかったと思います。
当時はひたすらレフリーに指摘されたことを一つ一つ証明しました。様々なマウスを使って,いろんな人に助けてもらいました。自分ではできないことは専門の研究室にお願いしたりして,ということを経てようやく論文化された時が嬉しかったです。報われた感じがしました。固形がんの増殖・浸潤・転移とHIF1Aの関係はよく知られていたのですが, MDSでおそらくHIF1Aが中心的だろうというのは,これまでしっかりと示した報告はなかったと思います。

林嘉宏先生の研究成果概要

近年の次世代シークエンス技術の飛躍的な進歩により,MDSの発症に関わる遺伝子変異の全容が明らかになりつつあります。しかし,多くの遺伝子変異はMDSに特異的なものではなく,急性白血病や骨髄増殖性腫瘍など,他の血液がんにおいても頻繁に同定されます。一方で,MDSを特徴づける血球異形成や血球減少などの臨床的特徴は,遺伝子異常の種類によらず共通しています。この一見して相容れない関係は,多様な遺伝子変異の下流において,MDSの表現型を引き起こす共通の病態生物学的因子が存在する可能性を示唆していると考えました。その仮説を証明するために研究を進め,HIF1AがMDSの発症において中心的役割を担う病態生物学的因子であることを明らかにしました(Hayashi,Y., et. al., Cancer Discovery.8(11),1438~1457 (2018),PMID: 30139811)。MDS患者全般においてリスク分類に関わらずHIF1Aの活性化がみられること,主要なMDS関連遺伝子変異がHIF1Aの活性化を誘導することを明らかにしました。また,HIF1A/ARNTシグナル経路の恒常的活性化がマウスに多彩なMDSの表現型を発症させること,さらに,HIF1Aの抑制によりMDSの表現型が改善することを示しました。重要なことに,HIF1AはToll様受容体(TLR)の発現や種々の炎症性サイトカイン産生,NLRP3インフラマソームを活性化することがこれまでに多くの研究によって示されています。自然免疫系の制御異常はMDSの病態形成の中心的機序として現在注目されています。
実験結果
受賞歴
国際実験血液学会のChrista Muller Sieburg Award(2014年)
米国血液学会(ASH)のBest of ASH選出(2015年)
第14回国際MDSシンポジウムのTito Bastianello Young Investigator Award(2017年)
MDS Foundation Young Investigator Award(2017~2018年)


研究をやっていて驚いたことなどはありますか?

いつも予想外なことばかりなので驚くことはありません。仮説が間違っていたな~と思ったりしています。なので,こうなるはずだとあまりムキになることもありません。出てきた結果を見て,当然やり方が良くなかった場合は,悪かったところを検討して実験をやり直しますが,どう考えても仮説がまずいと思ったり,想定が足りないと思ったりした場合は修正するので,失敗したとは思わないです。それに,予想外の結果に基づいて初めの仮説を考え直してみると,その現象や病態をより合理的に説明でき,真実に近づくことが多いので,毎回感心しています。

目の前で起こったことを真摯に受け止めるということですね。

学生さんにも言っていますが,色々調べて僕がこうなるはずだと仮説を立てて,実験をやってもらう学生さんにもプレゼンをして実験を始めるのですが,学生さんは「仮説通りの結果にならない」と言って報告してくることがままあります。そういう時は仮説通りにならない時はならないと指導し,別の仮説を考えます。


これからの抱負を教えて下さい

いつも「人は人」だと思っていて,あまり人がこれをやってるから自分もそれをやろうとか,みんながやってるからこれをやらないといけないとかいうのは考えないようにしています。これが今の流行りだから,自分のプロジェクトでも今流行っていることをやろうとかいうのは,好きではありません。ただ,患者さんにとって絶対に有意義だとか,臨床的にわかったらみんなに役立つということからぶれないようにしているので,これからも流されずに行きたいと考えています。


次に先生ご自身のことについてお伺いします

先生の学生時代について教えて下さい。

地元の滋賀医大に入学しました。でもあまり真面目な方ではなかったと思います。入学してからボート部に入部して,部活を一生懸命やってました。
大学2年の時に大病を患いまして・・・。
部活の夏合宿中にです。なんか動悸がする。どうもおかしいので,滋賀医大附属病院に行ったら急性白血病と診断され,「もう家に帰っちゃ駄目だ」と言われ,即入院で,即治療がはじまりました。この時は人生が一変して,本当にもう死ぬかと思ったんですけど,幸いに骨髄移植を受けて助かりました。そこからは心を入れ替えてといいますか,それまではフラフラと生きてたんですけども,ちゃんとしようという心境の変化もありまして,その後は部活以外に勉強もしっかりするようになりました。
大学の4年生の時に基礎研究配属というものがあり,病理学研究室に希望を出して2週間配属されました。免疫を研究されている伊藤靖先生の下, フローサイトメトリーについてとても詳しく解説・実演してもらって,その時は特に何も思わなかったんですけど,フローサイトメトリーは今では僕の研究で欠かせないツールになってます。そういう不思議なご縁があった学士時代でした。

ボート部

研究者になろうと思ったきっかけについて教えて下さい。

先ほどお話した自分自身の病気に絡みますが,急性白血病で入院してる当時,教授回診が毎週あって,「将来うちの医局に入るよな。」と,毎回言われてて,その通り入局したんです,血液消化器内科に。やっぱり自分の病気こともあったので,血液メインで患者さんを診察させてもらい研修を行ってました。そこから,血液の臨床をやろうと頑張ってたんですけども,当時のガイドラインどおりに診察しても治る人・治らない人が当然いるわけで,なんでこの人は,治らないんだろうっていうことも結構あったんです。ただ,当時,そこから先に踏み込むことはできませんでした。
そして,一番のきっかけは急性白血病で入院してきたボート部の高校生でした。当時の診断基準とか予後リスク予測などと照らし合わせても,完治しない理由が見つからなかったんです。当時は変異までは調べられなかったので,ガイドライン通りに通常の治療をして,病状が落ち着いたころに骨髄移植をすれば助かるのだろうなと思っていたのですが,この患者さんが助かることはありませんでした。なので,本当にこのままでいいのかなと。当然,自分自身の経験から患者さんの気持ちもわかるつもりで診療もしていましたが,それ以外に自分がもっとやるべきこと,やりたいことを考えて研究しようと考えました。病気の起こる原因の究明や臨床のガイドラインの基となるような研究をやりたいと考えたのです。今思うとこれが研究者になるきっかけだったと思います。

診察

同じ病気でもひとりひとり違うんですね

ガイラインや予後予測があって,因子もわかってきているので,大規模な症例解析などの結果に大体は当てはまりますが,当然そこから外れてしまう人もいるわけで,グループ分けを行い治療を行っても,すぐに治る人もいれば治らない人もいて,今あるグループ分けや基準も完ぺきではないので,そう考えるとガイドラインを作っていく側,ベースになることを明らかにする側に携わってみたいと考えたんです。


研究をやっていて一番大変だった時期を教えて下さい。

それはもう間違いなく海外留学中になります。国内留学した時にお世話になった平位秀世先生(当時,京都大学医学部附属病院輸血細胞治療部にご所属)の紹介でアメリカのシンシナティ小児病院医療センターの実験血液学・腫瘍生物学部門のGang Huang(林先生に要確認)先生の下に留学しました。その研究室は現在はある程度人もいて,大きなラボになっていますが,当時はまだ人がいなくてポスドクは僕一人でした。あとは一人学生さんがいて,その子はあまり働かない。でも研究室のボスは,マウスをいっぱいやりたいんだっと言っていて,マウス室のたぶん維持費だけでポスドクを3人雇えるけども,人は雇わずに何とか研究をしたいんだと,要はお前ひとりでやれということなんですけど。マウスの部屋のテクニシャンもいなかったので,その時期が一番大変でした。
他のラボはマウス室専属テクニシャンがいたり,ポスドク一人に一人テクニシャンがついて,めちゃくちゃ優雅に実験をしている横で,僕は一人で朝から晩まで休みもなく研究所に行ってマウスの世話をしていました。これは本当に冗談ではなく,マウスは400ケージ,1ケージに4匹程度入っているので,1,000匹以上,全部合わせたらノックイン,ノックアウトされた遺伝子改変マウスが20~30種類いたと思います。遺伝子改変マウスの交配も常に20~30セットぐらいやっていたので,毎日毎日,仔マウスも生まれて,ジェノタイピングPCRも行って,その上,そのマウスを使った実験もやって,毎週やるミーティングのプレゼンの準備や学生の指導,グラント申請書類の執筆などもやるというサイクルを最初はそういうものだと思い半年ぐらいやってました。けど,やっぱりどうも理不尽だと思いボスにも言ったんですけど,どうにもならなくて頑張りました。その後,だんだん人も増えてだんだん楽にもなりましたが,その時期が一番大変でした。

海外留学中の写真

海外から来た留学生にそこまでやらせるのはお国柄なんですかね。(笑)

マウス室で会うテクニシャンとか,他のラボのポスドクに聞いてもクレイジーだと,でも何とかなるんですね。強弱をつけながらやるとか,これは当然ですが,今役に立っていることばかりで,人生無駄なことはないのだと感心しています。今このことを留学中のボスに言うと「お前のためにやったんだ」といいますけどね。大変でしたけど,今に役立ってる経験です。(笑)


先生の研究に対するモットー・スタンスを教えて下さい

基本的には臨床での疑問,そのことを踏まえて仮説を立てて実験をすることです。ただ,仮説に合わない場合,この場合は仮説を無理に押し通さずに,潔く仮説の方に無理がある,考えが至らなかったところがある,という風に考えるようにしています。あと基本的に合併症も含めて病気は細胞一個一個ではなく,細胞が個体の中に入った時に他の細胞や組織,体内の様々な因子と関連し合った結果,発症するものなので,まずは,マウスを使って in vivo で解析するようにしています。 in vivo で起こらない事をいくらin vitroで検証して突き詰めていっても意味がないと思ってます。まず,仮説を立てin vivo で実験をやってみるようにしています。マウスで実験をするというのは僕の考えではなく,ある海外の大御所の研究者が言っていたことで,その先生に共感してのことです。また,「自分が置かれた環境や状況に真っ先に不平を言うのではなく,自分にできることは何かを考え,そこで出せる力を最大限に発揮できるように」といつも考えています。これは研修医時代からのモットーですが,研究にも通じるところがあります。


影響を受けた人を教えて下さい。

臨床医時代に大変お世話になった吉川浩平 先生と国内留学で研究を一から教えていただきました平位秀世 先生になります。
吉川 先生には,患者さんをどうみるか,患者さんだけでなく家族を含めてどう見るのか,同じように診断しても,そのあとのマネージメントの仕方も患者さん毎に違うので全部を診ないとだめだということを教えていただきました。彦根市立病院では,血液内科臨床医として独り立ちする際に,診断,患者さんと家族の様々な状況を踏まえた治療法の選択,経過フォローなど臨床医にとって必要なたくさんの要素を学ばせていただきました。
平位 先生は,研究を始めたいと考えた時に国内留学先で研究を教えてくれた先生です。ピペットマンもほとんど持ったことがなかったので,ほんとに,マウスのつかみかたや,細胞の飼い方や大腸菌の増やし方,クローニングの仕方など,ほぼ付きっ切りで教わりました。
両先生ともに,人と比べることはされず,人に流されることのない,人の目や評価を気にすることのない,しっかりとした自分をお持ちでした。人がやっていてもやっていなくても,人と同じ考えでも違う考えでも,本当に大事なことをいつも見ておられました。 そうした姿勢に自然と惹かれ,私もそうありたいと感じながら日々過ごしていました。


最後に学生・若手研究者へ伝えたいことをお願いします。

インタビュー中にお話していることの繰り返しになりますが,「人と比べないこと」,「結果に忠実であること」,「自分の仮説に柔軟であること」になります。

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