共同発表：尿中マイクロＲＮＡから「癌」を特定

ポイント

酸化亜鉛ナノワイヤを用いて尿中マイクロRNAを高効率に回収した。
本技術を用いることで、がん患者／非がん患者の尿に特異的に過剰／減少発現しているマイクロRNAを発見した。
本技術の活用により、尿を使った非侵襲がん診断・特定が期待される。

名古屋大学大学院工学研究科の馬場嘉信　教授、安井隆雄　助教らの研究グループは、九州大学先導物質化学研究所の柳田剛　教授、国立がん研究センター研究所分子細胞治療研究分野の落谷孝広　分野長、大阪大学産業科学研究所の川合知二　特任教授との共同研究で、尿１ｍＬから、がん（肺、膵臓、肝臓、膀胱、前立腺）を特定する技術を新たに発見しました。

尿中に含まれる細胞外小胞体^注１）（大きさ４０～５０００ナノメータ）は、生体機能を制御するマイクロＲＮＡ^注２）を内包していることが知られています。このマイクロＲＮＡは、がん患者／非がん患者で発現しているものが異なっていると考えられてきましたが、効率的に尿中細胞外小胞体を捕捉する技術がないために、尿中マイクロＲＮＡによるがん診断は困難であるという問題が生じていました。

本研究では、ナノスケールの棒（ナノワイヤ）^注３）を用いて、尿中の細胞外小胞体を捕捉する新しい技術を構築し、そのナノワイヤが尿中細胞外小胞体を９９％以上捕捉する新しい素材であることを発見しました（図１）。また、このナノワイヤで捕捉した尿中細胞外小胞体の内部のマイクロＲＮＡを解析すると、１０００種類以上のマイクロＲＮＡが尿中に存在していることも世界で初めて発見しました（人間のマイクロＲＮＡは２０００種類以上見つかっているのに対し、従来の技術では２００～３００種類しか見つかっていなかった）（図２）。さらに、がん患者／非がん患者の尿を用いた解析を行うことで、がん患者／非がん患者で特異的に発現しているマイクロＲＮＡが存在することを明らかにしました（図３）。

本研究成果は、日本医療研究開発機構（ＡＭＥＤ）次世代治療・診断実現のための創薬基盤技術開発事業「体液中マイクロＲＮＡ測定技術基盤開発」（代表者：落谷孝広、実施代表者：馬場嘉信）、日本学術振興会（ＪＳＰＳ）科学研究費補助金基盤研究A「がん超早期診断・予防のためのがん特異的エクソソーム超高精度解析デバイス」(代表者：馬場嘉信)の一環として行われました。

この研究成果は、２０１７年１２月１５日付午後２時（米国東部時間）米国科学雑誌「ＳｃｉｅｎｃｅＡｄｖａｎｃｅｓ」オンライン版に掲載されます。

本研究成果は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業個人型研究（さきがけ）「超空間制御と革新的機能創成」研究領域（研究総括：黒田一幸）における研究課題「がん転移メカニズム解明にむけた人工超空間の創製」（研究者：安井隆雄）の一環として行われました。

＜研究背景と内容＞

細胞外小胞体に内包されるマイクロＲＮＡは、全ての人の体液中で発見されており、そのマイクロＲＮＡ発現量の差がさまざまな疾病の兆候を指し示していることが、近年の研究で報告されている。

尿中の細胞外小胞体に内包されるマイクロＲＮＡを解析することは、非侵襲^注４）かつ簡便な疾病診断・健康診断法の実現にむけた重要な課題である。

しかし、尿中の細胞外小胞体は濃度が極めて低い（＜０．０１ｖｏｌ％）ため、尿中の細胞外小胞体に内包されるマイクロＲＮＡを使った非侵襲かつ簡便な疾病診断・健康診断法の実現は困難だと考えられていた。

＜成果の意義＞

これまでの研究では、尿中の細胞外小胞体に内包されるマイクロＲＮＡを解析するために、超遠心機^注５）を用いて尿２０ｍＬから２００～３００種類のマイクロＲＮＡが発見されていた。

今回、酸化亜鉛ナノワイヤを用いたところ、尿１ｍＬから１０００種類以上のマイクロＲＮＡが発見された。

これまでに２０００種類以上のヒトマイクロＲＮＡが発見されているにもかかわらず、尿から２００～３００種類しか発見されていなかったのは、マイクロＲＮＡの多くが組織特異的な機能を有しているからと考えられてきたが、本成果によって、尿中のマイクロＲＮＡの存在量が少ないためであることが明らかになった。

がん患者ドナーの尿と健常者の尿から回収したマイクロＲＮＡを比較することにより、がん患者で特異的に過剰／減少発現しているマイクロＲＮＡを発見することができた。

泌尿器系のがん患者（前立腺・膀胱）のみでなく、非泌尿器系のがん患者（肺・膵臓・肝臓）でも、がん患者特異的なマイクロＲＮＡを発見することができた。

＜参考図＞

図１　ナノワイヤを用いた尿中細胞外小胞体の捕捉とそこに内包されるマイクロＲＮＡ

図２　（左）ナノワイヤと従来技術の比較　（右）ナノヤイヤにより１０００種類以上のマイクロＲＮＡを発見

図２　（左）ナノワイヤと従来技術の比較　（右）ナノワイヤにより１０００種類以上のマイクロＲＮＡを発見

図３　がん患者／非がん患者の発現量に差が確認されたマイクロＲＮＡ

＜用語解説＞

注１）細胞外小胞体: 細胞が分泌する直径４０～５０００ｎｍの小胞体。
注２）マイクロＲＮＡ: 生体機能を制御する小さなＲＮＡ。細胞内には多種類のマイクロＲＮＡが存在し、さまざまな生体機能を調節している。
注３）ナノワイヤ: 数１０～１００ナノメートルの大きさから構成される一次元の棒状ナノ構造体。
注４）非侵襲: 「生体を傷つけない」という意味。
注５）超遠心機: 超高速回転により重力の数十万倍もの遠心力が得られる遠心分離機。

＜論文情報＞

タイトル	Unveiling massive numbers of cancer-related urinary-microRNA candidates via nanowires.
著者名	Takao Yasui, Takeshi Yanagida, Satoru Ito, Yuki Konakade, Daiki Takeshita, Tsuyoshi Naganawa, Kazuki Nagashima, Taisuke Shimada, Noritada Kaji, Yuta Nakamura, Ivan Adiyasa Thiodorus, Yong He, Sakon Rahong, Masaki Kanai, Hiroshi Yukawa, Takahiro Ochiya, Tomoji Kawai, and Yoshinobu Baba
掲載誌	ＳｃｉｅｎｃｅＡｄｖａｎｃｅｓ
doi	10.1126/sciadv.1701133