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ADAM28：ヒト癌細胞の増殖・浸潤・転移への関与
〔生化学 第８ ２巻 第１ ０号，pp.９ ４ ０―９ ４ ９，２ ０ １ ０〕 !!! 特集：細胞外プロテオリシス研究の最前線 !!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ADAM２ ８：ヒト癌細胞の増殖・浸潤・転移への関与 望 月 早 月，岡 田 保 典 ADAM（a disintegrin and metalloproteinase）遺伝子ファミリーの提唱から１ ０数年余りが 過ぎ，ADAM 分子の生理的および病的状態での機能が明らかになりつつある．ADAM は，プロテアーゼとして細胞膜タンパク質のシェディング（shedding）に中心的な役割を 果たすとともに，インテグリンをはじめとしたタンパク質との結合を介して細胞内シグナ ルを調節する．ADAM２ ８は，ADAM 分子の中でもヒト肺癌や乳癌において癌細胞特異的 に高発現しており，増殖因子代謝や細胞膜タンパク質との相互作用により癌細胞の増殖・ 浸潤・転移に関わっている．また，血中 ADAM２ ８レベルの測定は，肺癌の診断や病勢の モニターに使用できる可能性があり，ADAM２ ８を標的とした癌の診断・治療法への応用 が期待される． は じ め るとともに，ADAM 分子の中でも構造的にヘビ毒メタロ に プロテアーゼと最もホモロジーが高い ADAM２ ８に関し ADAM（a disintegrin and metalloproteinase）は，ディス て，その生化学的性質と癌細胞の増殖・浸潤・転移での作 インテグリン（ヘビ毒から単離された血小板凝集阻害因子） 用を解説する．なお，本稿では悪性上皮性腫瘍（癌腫）を とメタロプロテアーゼ（Zn２＋を活性中心に持つプロテアー 表す際に「癌」 ，悪性腫瘍一般を総称する場合は「がん」と ゼ）ドメインを有する膜貫通型タンパク質からなる遺伝子 して記載する． ファミリーであり，細胞膜上の増殖因子・受容体・接着分 子のシェディングやインテグリンなどへの結合により細胞 １． ADAM 遺伝子ファミリー の 接 着・運 動・増 殖 に 関 与 す る 多 機 能 分 子 で あ る． ADAM は，スプライシングバリアントを有する若干の ADAM の研究は Primakoff ら や Blobel ら による受精に関 例外を除けばすべて膜タンパク質であり，N 末端よりプロ わる精子表面タンパク質 fertilin α（ADAM１）と fertilin β ドメイン，メタロプロテアーゼドメイン，ディスインテグ （ADAM２）の発見を契機に始まった．ADAM は受精や形 リンドメイン，システインリッチドメイン，細胞膜貫通ド 態形成などの発生・発育といった生理的現象に加えて３）， メイン，細胞内ドメインから構成されている．ADAM の 心肥大 ，癌細胞の増殖・転移 ，アルツハイマー病 ，て 兄弟遺伝子ファミリーとして，細胞膜貫通ドメインと細胞 んかんやけいれん８）などに関与することが明らかとなり， 内ドメインを欠失し，トロンボスポンジンタイプ I モチー 近年世界的に注目されるようになってきた． フ を 持 つ 分 泌 型 タ ン パ ク 質 の ADAMTS（ADAM １） ４） ２） ５， ６） ７） 本総説では，ADAM 遺伝子ファミリーについて概説す with thrombospondin motifs）が知られている．ヒトゲノム解析 データより，ADAM 遺伝子ファミリー分子として２ ５種類 慶應義塾大学医学部病理学教室（〒１ ６ ０-０ ０ １ ６ 東京都新 宿区信濃町３ ５） ADAM２ ８: Involvement in cancer cell proliferation, invasion and metastasis Satsuki Mochizuki and Yasunori Okada（Department of Pathology, School of Medicine, Keio University, ３ ５ Shinanomachi, Shinjuku-ku, Tokyo１ ６ ０―０ ０ １ ６, Japan） の遺伝子が同定されており，そのうち４種類は偽遺伝子で ある９）．したがって，ヒトでは２ １種類の ADAM タンパク 質が産生され，そのうち HEXGHXXGXXHD 配列を活性 中心に有するプロテアーゼ型 ADAM 分子は１ ３種類であ り， 他の８種類は非プロテアーゼ型 ADAM である（表１） ． ADAM と MMP（matrix metalloproteinase）遺伝子ファミリー ９ ４ １ ２ ０ １ ０年 １ ０月〕 表１ ヒト ADAM 遺伝子ファミリー ADAM 別名 酵素型（P） 非酵素型（NP） splice variants （isoforms） ADAM２ PH-３０β, Fertilin-β NP 機能・特徴 基質 Sperm／egg binding／ fusion α４β１, α６β１, α９β１ Testis α４β１, α４β７, α９β１ CD２ ３, proTNFα, RANKL ProHB-EGF, TNF-p７ ５ re- α２β１, α６β１, α６β４, ceptor, APP, fibronectin, α９β１, αVβ５ gelatin, ADAM１ ０ MDAM, Kuzbanian P Sheddase, develop- ProTNF-α, collagen IV, ment, angiogenesis gelatin, myelin basic protein, Delta, APP, L１, CD４ ４, proHB-EGF, Notch, Delta-like １, Jagged , N-cadherin, E-cadherin , VE-cadherin, Ephrin A２, Ephrin A５, FASL, IL６R ADAM１ １ MDC NP, Secreted form Tumor suppressor gene P, Secreted form Sheddase, myogene- ProHB-EGF , IGFBP-３ α４β１, α７β１, α９β１ ADAM１ ２ Meltrin-α, sis, adipogenesis and ５, proepiregulin colMCMP, MLTN, lagen IV, gelatin, fiMLTNA bronectin P, Cytoplasmic Arteriosclerosis, an- Collagen IV, gelatin αVβ３, α４β１, α５β１, ADAM１ ５ Metargidin, giogenesis α９β１ MDC１ ５, AD５ ６, form CR II-７ ADAM７ EAP I, GP-８ ３ NP ADAM８ MS２（CD１ ５ ６） P Shaddase, neutrophil infiltration ADAM９ MDC９, MCMP, P, Secreted form Shaddase, cell migration Meltrin-γ ADAM１ ７ TACE, cSVP P ADAM１ ８ ADAM２ ７, tMDC III ADAM１ ９ Meltrin-β, FKSG３ ４ NP Sheddase, heart de- ProTNF-α , proTGF-α , α５β１ velopment TNF-p７ ５receptor, ErbB４, TRANCE, proHB-EGF, proamphiregulin, proepiregulin, APP, IL６R, CD４ ４, L-selectin ADAM２ ８ e-MDC II, MDC-Lm, MDC-Ls ADAM２ ９ svph１ ADAM３ ０ svph４ ADAM３ ２ AJ１ ３ １ ５ ６ ３ ADAM３ ３ NP P NP P ADAMDEC１ P ADAM２ ３ MDC３ Testis, erythrocyte Macrophage, neutrophil Various tissues Kidney, brain, chondrocyte Brain Osteoblast, muscle, chondrocyte, placenta Smooth muscle cell, chondrocyte, endothelial cell, osteoclast, synovial cells Macrophage, various tissues Testis P, N-terminal form Sheddase, formation Proneuregulin, RANKL of neuron and cardiovascular organs P Formation of sperm P NP, Cytoplasmic Regulate synaptic form transmission, epilepsy NP Tumor suppressor gene, epilepsy P, Secreted form Growth factor me- Myelin basic protein, tabolism IGFBP-３, CD２ ３, Aggrecan ADAM２ ０ ADAM２ １ ADAM３ １ ADAM２ ２ MDC２ 発現部位 Integrin-binding α４β１, α５β１ Various tissues Testis Testis Brain αVβ３ Brain, heart α４β１, α４β７, α９β１ Lung, lymphocyte, gastrointestinal system, pancreas, pituitary gland Testis Testis Testis Genetically related to APP, KL-１, insulin B chain α４β１, α５β１, α９β１ Lung（flbroblast, bronchial asthma smooth muscle） , uterus Lymphatic system, gastrointestinal system 略語：HB-EGF, heparin-binding epidermal growth factor; APP, amyloid precursor protein; TNF, tumor necrosis factor; RANKL, receptor activator of nuclear factor κB ligand; IGFBP-３, insulin-like growth factor binding protein-３; TGF, transforming growth factor; IL６R, interleukin-６ receptor; KL-１, Kit-ligand-１; ADAMDEC１, ADAM-like decysin １. ADAM１，３，４，５は偽遺伝子であり，本表からは 削除している． ９ ４ ２ 〔生化学 第８ ２巻 第１ ０号 は，近縁遺伝子ファミリーであり，両者はプロドメインと ADAM では，ADAM２ ２と ADAM２ ３が神経シナプスで働 メタロプロテアーゼドメインを共有している．MMP は， く特殊な分泌タンパク質 LGI１と結合して脳内のシナプス 主として細胞外マトリックス（extracellular matrix：ECM） 伝達を調節しており，これらの分子結合破綻でてんかん発 を基質とするのに対し，ADAM の ECM 分解活性は限定的 作が発症する８）．また，ADAM２ ３は αvβ３インテグリンと であり，主要な作用は膜タンパク質の細胞外ドメインを切 の結合によりインテグリ ン 活 性 を 抑 制 す る と さ れ１３）， 断・遊離するシェディングにあると考えられている（表 ADAM１ １はがん抑制遺伝子産物と報告されている１４）． １） ．ADAM 分子のうち作用解析が最も進んでいるのは， ADAM１ ７（別名 tumor necrosis factor-α converting enzyme： ２． ADAM２ ８の構造 TACE）である．遺伝子改変マウスを用いた研究から， ADAM２ ８遺伝子は，１ ９ ９ ９年にヒトリンパ節 cDNA ライ ADAM１ ７は TNF-α のみならずトランスフォーミング増殖 ブラリーからクローニングされた１５）．ADAM２ ８にはスプ 因子-α（TGF-α）や heparin-binding epidermal growth factor ライスバリアントとして膜型 ADAM２ ８（MDC-Lm）と分 （HB-EGF）などの膜型増殖因子のシェディングに中心的 泌型 ADAM２ ８ （MDC-Ls）が存在し１５），現在では ADAM２ ８m な役割を果たすとされている１０）．一方，ADAM１ ２は，G- および ADAM２ ８s と呼ばれている１６）．ADAM２ ８m は，７ ７ ５ protein coupled receptor（GPCR）刺激による細胞内シグナ アミノ酸（分子量８ ７kDa）からなる I 型膜貫通タンパク ルで活性化され，膜型 HB-EGF のシェディングを通して 質で，N 末端側からプロドメイン，メタロプロテアーゼド EGF 受容体を刺激することが知られており４），GPCR とチ メイン，ディスインテグリンドメイン，システインリッチ ロシンキナーゼ系受容体間のクロストークの一例として有 ドメイン，EGF 様ドメイン，細胞膜貫通ドメイン，細胞 名である．ADAM９，ADAM１ ０，ADAM１ ７は，アミロイド 内ドメインからなる（図１） ．ADAM２ ８s は，５ ４ ０アミノ酸 前駆体タンパク質を分解する α-セクレターゼとしても知 （分子量６ ５kDa）からなるタンパク質で，ディスインテグ られている１１）．また，ADAM１ ９は，発生過程において， リンドメインまでは ADAM２ ８m と同じ構造を持ち，その 心臓神経堤細胞や心血管内皮細胞，末梢神経系で強く発現 下流に短いシステインリッチドメインと分泌型特異的ドメ し，それらの組織で発現するニューレグリン（neuregulin） インを有する（図１） ．ADAM２ ８のメタロプロテアーゼド のシェディ ン グ に 関 与 し て い る１２）．非 プ ロ テ ア ー ゼ 型 メインには，HEMGHNFGMFHD の配列があり，３個のヒ 図１ 膜型 ADAM２ ８m と分泌型 ADAM２ ８s のドメイン構造 ADAM２ ８m は，シグナル配列（S） ，プロドメイン（PRO） ，メタロプロテアーゼドメイン（MP） ，ディスインテグ リンドメイン（Dis） ，システインリッチドメイン（CR） ，EGF 様ドメイン（EGF） ，細胞膜貫通ドメイン（TM） ， 細胞内ドメイン（CT）から構成されている．一方，ADAM２ ８s では TM や CT が欠損し，Dis の下流に短い CR と 分泌型特異的ドメイン（SS）が存在する． ２ ０ １ ０年 １ ０月〕 ９ ４ ３ スチジン残基に Zn２＋が配位することで活性中心を形成し 活性中心の Zn２＋に対する第４の配位子として機能し，ペ ている（図２） ．また，その下流にはメチオニン残基を含 プチド結合の加水分解に必要な水分子と Zn２＋との結合を む Met-turn 構造（CVMDK）が存在し，活性中心の構造を 妨げている（図２） ．このシステイン残基を中心としたプ 補強している．ADAM２ ８のプロドメインには，STCGM 配 ロドメインは，メタロプロテアーゼドメインに覆い被さる 列があり，この中のシステイン残基におけるチオール基が ことにより潜在型における不活性状態を維持している（図 ２，図３） ．ADAM 分子の多くは，プロドメインとメタロ プロテアーゼドメインの間にプロホルモンプロセシング酵 素であるフューリン認識配列（RX ［R／K］ R）が存在し１７）， フューリンによるプロドメインの切断で活性化を受ける． しかし，ADAM２ ８にはフューリン認識配列が存在せず， 活性化にはフューリン以外のプロテアーゼによる切断や他 の活性化機構の存在が推定される．いずれにしても活性化 に伴い，潜在型 ADAM２ ８のプロドメインは切離され，低 分子化した活性 型 ADAM２ ８と な る（図３） ．ADAM２ ８の ディスインテグリンドメインには RGD 配列は存在しない が，RGD に相当する KDEC４７２ の配列があり，ディスイン 図２ 潜在型 ADAM２ ８活性中心の構造 活性中心には zinc-binding motif があり，３個のヒスチジン残基 が Zn２＋に配位し，Met-turn 構造により補強されている．また， プロドメインに存在する STCGM 配列のシステイン残基は，活 性中心の Zn２＋に配位することによりプロペプチドが活性中心を 覆い潜在性を保持している． テグリンループを構成する（図１） ．ADAM やヘビ毒メタ ロプロテアーゼに関する結晶構造解析の結果から（武田ら の章を参照） ，ADAM のメタロプロテアーゼドメイン， ディスインテグリンドメイン，システインリッチドメイン は，全体として細胞膜上で C 字型の構造を持つと推定さ 図３ ADAM２ ８m と ADAM２ ８s の構造と活性化 ADAM２ ８は，メタロプロテアーゼドメイン（MP） ，ディスインテグリンドメイン（Dis） ，シイステインリッチドメイン（CR） により C 字型の構造を呈すると推定される．潜在型 ADAM２ ８の活性化部位については，細胞内あるいは細胞膜上かはな お不明である．しかし，いずれにしても活性化に伴いプロドメインは切断され，低分子化する．PRO，プロドメイン； EGF，EGF 様ドメイン；TM，細胞膜貫通ドメイン；CT，細胞内ドメイン；SS，分泌型特異的ドメイン． ９ ４ ４ 〔生化学 第８ ２巻 第１ ０号 れている（図３） ．本結晶構造解析の結果から考えると， 胞ではオールトランスレチノイン酸処理で ADAM２ ８が発 ADAM２ ８の KDEC４７２ 配列末端とシステインリッチドメイ 現誘導されると報告されている３３）．我々も肺癌細胞や乳癌 ンのシステイン残基間はジスルフィド結合（C４７２／C５０４）が 細胞を PMA やオールトランスレチノイン酸で刺激すると 形成され，ディスインテグリンループ全体が次に続くシス ADAM２ ８発現の上昇を認めており，ADAM２ ８の発現調節 テインリッチドメインと相互作用をするため，同ループへ にはプロテインキナーゼ C もしくはレチノイン酸核レセ インテグリンが直接結合できる可能性は低いと考えられて プターのシグナル伝達系の関与が考えられる．一方，乳癌 いる１８）． や肺癌などで癌細胞特異的に発現がみられることから，が ３． ADAM２ ８の発現と発現調節機構 生理的組織において ADAM２ ８m は主としてリンパ節な どのリンパ系組織で発現し，ADAM２ ８s は脾臓で発現する ん遺伝子による形質転換が ADAM２ ８発現に関与すると推 定される． ４． ADAM２ ８の基質と結合タンパク質 と報告されている１５）．また，イムノブロット解析では， ADAM２ ８は，ADAM 分子の中でもヘビ毒メタロプロテ ADAM２ ８m は B リンパ球と T リンパ球で８ ７kDa のタンパ アーゼ（snake venom metalloproteinase：SVM）と最も類似 １ ５） ク質として検出されている ．一方，ADAM２ ８は活性化 性 が 高 い と さ れ て い る１６）．こ の こ と か ら，ADAM２ ８が した肝星細胞で発現し，肝臓の線維化に関与する可能性が SVM の基質である IV 型コラーゲンやフォンビルブランド 指摘されている ．我々の研究グループは，ヒト乳癌と非 因子（VWF）を分解することも想像されるが，ADAM２ ８ 小細胞肺癌組織において１ １種類のメタロプロテアーゼ型 の基質に関する情報は限られている．ここでは，これまで １ ９） ADAM の 遺 伝 子 発 現 を 網 羅 的 に ス ク リ ー ニ ン グ し， に報告されてきた ADAM２ ８の基質と結合タンパク質につ ADAM２ ８が癌組織特異的に高発現することを見出した． いて解説する． イ ム ノ ブ ロ ッ ト 解 析 の 結 果，ADAM２ ８m は５ ５／５ ７kDa, Myelin basic protein（MBP） ：MBP をリコンビナント ADAM２ ８s は４ ２kDa の活性型酵素として癌組織内で存在 ADAM２ ８とインキュベーションすると，MBP は２箇所で していた２０，２１）． 肺腺癌組織での ADAM２ ８の特異的発現は， 切断されることから，ADAM２ ８のプロテアーゼ活性が初 オーストラリアの研究グループによっても確認されてい めて証明された３４）．MBP は神経細胞軸索を層状に取り囲 る２２）．頭頸部扁平上皮癌組織では５ ５kDa の ADAM２ ８m と むミエリン（髄鞘）の主要タンパク質で，中枢神経ミエリ ４ ２kDa の ADAM２ ８s の発現が報告されており２３），腎癌細胞 ン タ ン パ ク 質 の 約１／３を 占 め て い る．MBP は MMP や でも ADAM２ ８の発現が知られている ．また，定量 PCR ADAM 分子をはじめ多くのプロテアーゼで非特異的に分 ２ ４） や免疫組織化学的検討において，悪性度の高い軟骨肉腫組 解されるが，ADAM２ ８による MBP 分解の生理的あるいは 織で ADAM２ ８が高発現し，ADAM２ ８が軟骨肉腫と内軟骨 病的意義については不明である． 腫の鑑別診断に役立つ可能性が示唆されている２５）． CD２ ３：CD２ ３は膜貫通型糖タンパク質で低親和性の IgE ADAM 分子の発現調節機構に関する情報は少ないが， レセプター（FcεR II）であり，B リンパ球，単球，濾胞樹 転写因子である Foxm１のノックアウトマウスでは ADAM 状細胞に発現している３５）．気管支喘息，関節リウマチ，炎 １ ７の発現が９ ０％ 抑制されることから，ADAM１ ７の発現 症性腸疾患などの疾患において可溶性 CD２ ３の出現が知ら に Foxm１の関与が示唆されている ．星状神経膠細胞を れている３６）．Fourie ら３７）は，４ ９種類のペプチドを用いて基 TNF-α 刺激すると転写因子である IRF１の活性化を介して 質のスクリーニングを行い，ADAM２ ８が CD２ ３の合成ペ ２ ６） ADAM８が発現誘導され ，ヒト前立腺癌細胞では活性酸 プチド分解活性を有し，ADAM８と ADAM１ ５にも同様な 素により ADAM９の発現上昇が報告されている２８）．肝星細 活性を認めている． ２ ７） 胞を TGF-β で処理するとホスファチジルイノシトール３- IGFBP-３（insulin-like growth factor binding protein３） ： キナーゼ（PI３キナーゼ）や mitogen-activated protein kinase インスリン様増殖因子（IGF）は，成長ホルモンの影響下 （MAP キナーゼ）を介して ADAM１ ２が発現する２９）．我々 に種々の組織によって産生される細胞成長制御ペプチドで は，関節軟骨細胞においても ADAM１ ２が TGF-β で選択的 あり，組織内では IGF の大部分は特異的結合タンパク質 に発現上昇することを報告している３０）． である IGFBP との複合体として存在する．ヒトでは１ ０種 ADAM２ ８の発現調節機構については，ヒト単球細胞株 類の IGFBP がクローニン グ さ れ て お り，IGFBP-１∼６と （THP-１）ではホルボールミリステートアセテート（PMA） IGFBP-７∼１ ０はそれぞれ高親和性と低親和性の IGF 結合能 刺激で発現上昇し，９-シスレチノイン酸処理でさらに発現 を有している．IGFBP-１∼１ ０のうちで IGFBP-３は最も高 亢進することが報告されている３１）．また，THP-１細胞を低 濃度で血中に存在しており３８），IGF が持つ増殖・分化・抗 比重リポタンパク質（LDL）で処理することで ADAM２ ８ アポトーシスなどの作用は，IGFBP-３の選択的分解による 発現が上昇することも知られている３２）．一方，ヒト軟骨細 IGF／IGFBP-３複合体からの IGF 遊離によって調節されて ９ ４ ５ ２ ０ １ ０年 １ ０月〕 いる３９）．我々は，ADAM２ ８が IGFBP-３をその中心領域で ように， ADAM２ ８を含めた多くの ADAM 分子（ADAM２， 切断し，IGF-I を複合体から遊離することを見出した４０）． ７，９，１ ２，１ ５，２ ８，３ ３）は α９β１と の 結 合 能 を 有 し， IGFBP-３分 解 酵 素 に は，MMP-１，-２，-３，-７，-１ ９４１∼４４）， ADAM２ ８は白 血 球 で 発 現 す る α４β１や α４β７と も 結 合 す ADAM１ ２４５）など，多種類のプロテアーゼが知られている． る５２，５３）．ADAM 分子はディスインテグリンループにある これらの MMP や ADAM 分子のいくつかは癌組織内で発 R （X５） CDLPEM の配列（図１）を介して α９β１インテグリ 現していることから，in vivo で作用する IGFBP-３分解酵 ンと結合すると報告されている５４）．一方，Bridges ら５３）は， 素を特定することは必ずしも容易ではな い．し か し， ADAM２ ８と α４β１インテグリンの結合は，上記の配列に加 MMP の多くは潜在型酵素として存在していることや，ヒ えて，ディスインテグリンループの外側に位置するいくつ ト乳癌組織を ADAM２ ８に対する siRNA や中和抗体で処理 かのアミノ酸（Lys４３７，Lys４４２，Lys４５５，Lys４５９，Lys４６０，Lys４６９， すると IGFBP-３分解が抑制されるのに対し，ADAM１ ２に Glu４７６）が必須であることを示している．いずれにしても， 対する siRNA では抑制されないことから，ヒト乳癌組織 ADAM２ ８はインテグリンとの結合を介してプロテアーゼ では ADAM２ ８が IGFBP-３分解酵素として作用すると推測 活性非依存性に細胞の接着や運動を促進もしくは抑制する される２０）． 可能性が考えられる． アグリカン：関節軟骨の ECM 成分は，II 型コラーゲン ５． ADAM２ ８の活性調節機構 とプロテオグリカンであるアグリカンが主体である．関節 リウマチや変形性関節症における関節軟骨破壊の際には， 生体内での ADAM 分子の酵素活性は，遺伝子発現，潜 アグリカンコアタンパク質の Glu３７３-Ala３７４ ボンド間の切断 在型酵素の活性化，インヒビターによる阻害の各ステップ で形成されたフラグメントが中心的に出現することから， で制御されているが，ADAM２ ８の活性調節機構について この部位を切断するアグリカナーゼと呼ばれる ADAMTS はなお不明な点が多い（図４） ．遺伝子発現については前 １，４，５，８，９，１ ５，１ ６，１ ８，２ ０が注目されている 述したので，ここではそれ以外の調節機構について解説す ． ４ ６∼４ ８） ADAM２ ８はアグリカンを分解すると報告されているが３３）， アグリカナーゼ活性を有するかは不明である． る． 潜在型 ADAM２ ８の活性化：ADAM 分子のうち ADAM P-selectin glycoprotein ligand-１（PSGL-１） ：PSGL-１（別 ９，１ ０，１ ２，１ ５，１ ７，１ ９は，プロドメイン末端にフューリ 名 CD１ ６ ２）は P-セレクチン（CD６ ２P）のリガンドであり， ン認識配列（RX ［K／R］ R）を有し，細胞内でフューリンや 分子量２ ２ ０kDa のジスルフィド結合ホモダイマーとして発 関連のプロテアーゼにより活性化され，細胞膜表面に移動 現する¿型膜貫通タンパク質である．本分子はシアロムチ すると考えられている．しかし，ADAM２ ８には本配列が ンファミリーに属し，末梢血の好中球，単球のみならず T なく，マウス潜在型 ADAM２ ８はゴルジ内で自己触媒作用 細胞やある種の癌細胞での発現が報告されている４９，５０）． により活性化されると考えられる１６）．潜在型の ADAM８， 我々の研究グループでは，酵母ツーハイブリッドシステム ADAM１ ５，ADAM２ ８は４° C 保存中に自発的に活性化する で ADAM２ ８相 互 作 用 タ ン パ ク 質 を 網 羅 的 に 探 索 し， と報告されており３７），潜在型 ADAM８の自発的活性化には PSGL-１を同定した５１）．ADAM２ ８のディスインテグリンド C 末端ドメイン（ディスインテグリン，システインリッチ， メインは PSGL-１細胞外ドメインの decamer repeat と結合 EGF 様各ドメイン）が必要とされている５５）．我々の検討で し，本結合により PSGL-１／P-セレクチンを介した炎症細胞 は，潜在型 ADAM２ ８を３ ７° C で３日間以上インキュベー の血管内皮細胞へのローリング・接着・浸潤を亢進し， ションすると，部分的な活性化 を 認 め て い る．潜 在 型 ADAM２ ８が炎症局所での炎症細胞浸潤を促進することを ADAM１ ２は N -エチルマレイミド処理により活性化される 実験的に明らかにしている５１）． が５６），潜 在 型 ADAM２ ８は N -エ チ ル マ レ イ ミ ド や４- インテグリン（α４β１，α４β７，α９β１） ：ADAM のディス aminophenylmercuric acetate では活性化されなかった．一 インテグリンドメインはヘビ毒ディスインテグリンとホモ 方，潜 在 型 ADAM２ ８を 活 性 型 MMP-１，２，３，７，９，１ ３ ロジーを有することから，ADAM がインテグリンのリガ で処理すると，MMP-７活性によってのみ活性化され， ンドとなる可能性が古くから考えられてきた．インテグリ MMP-７は潜在型 ADAM２ ８の活性化因子として作用すると ンは α 鎖と β 鎖のヘテロ二量体からなる機能分子であり， 推定される４０）．ナルディライシンは HB-EGF に結合するタ ２ ４種類の αβ ヘテロ二量体が確認されている５２）．アミノ酸 ン パ ク 質 で あ る が，細 胞 膜 上 で ADAM１ ７と 会 合 し て 配列，リガンド，機能の違いに基づいて，ARGD 受容体 ADAM１ ７の 活 性 制 御 に 関 わ っ て い る５７）（西 ら の 章 を 参 型（α５，α８，αv，αII） ，Bコラーゲン受容体型（α１，α２， 照） ．また，弾力線維の構成成分の一つである microfibril- α１ ０，α１ １） ，Cラミニン受容体型（α３，α６，α７） ，D白血 associated glycoprotein-２（MAGP-２）は，Jagged１（Notch の 球受容体型（αL，αM，αX，αD） ，Eそれ以外の型（α４β１， リガンド）と結合し，ADAM１ ７による Jagged１のシェディ α４β７，α９β１）の５グループに分類されている５２）．表１の ングを促進することが報告されている５８）．ADAM２ ８は癌 ９ ４ ６ 〔生化学 第８ ２巻 第１ ０号 図４ ヒト癌細胞の増殖・浸潤・転移における ADAM２ ８の作用 ADAM２ ８は乳癌や肺癌細胞で発現し，活性化を受け，インヒビターとの不均衡をもとに，基質分解あるいはタンパ ク質相互作用を介して，癌細胞の増殖・浸潤・転移促進に働く． 細胞や癌組織では，常に４ ２kDa と５ ５ kDa の活性型酵素と ことを示唆している．RECK（reversion-inducing して検出されており ，細胞や組織中には効率的な活 rich protein with Kazal motifs）は，ras がん遺伝子で形質転 性化機構が存在すると考えられる．潜在型 ADAM２ ８タン 換した NIH３T３細胞を正常復帰させる遺伝子として単離さ ２ ０， ２ １， ２ ３） cysteine- パク質の限定分解や，相互作用分子による立体構造変化に れた膜結合型（GPI-アンカー）タンパク質で，MT１-MMP， 基づく潜在型 ADAM２ ８活性化機構の解明は，今後の重要 MMP-２，MMP-７などの酵素活性のインヒビターとして作 な研究課題である． 用する６１）．しかし，RECK は ADAM１ ０の活性を阻害する Tissue inhibitor of metalloproteinases（TIMP）による ADAM２ ８の 活 性 制 御：活 性 型 MMP に 共 通 な イ ン ヒ ビ ターである TIMP には４種類 の 分 子（TIMP-１，２，３，４） が区別されている５９）． TIMP の分子量は２ １―２ ８kDa であり， 相互に４ ０―５ ０％ のホモロジーを持つ．TIMP のインヒ ビ タードメインは N 末端側領域にあり，MT-MMP の TIMP- ことから６２），ADAM２ ８を含めた他の ADAM 分子へのイン ヒビター活性の検討が必要である． ６． ADAM２ ８の癌細胞増殖・浸潤・転移での役割 種々のヒト癌細胞が ADAM８，９，１ ０，１ ２，１ ５，１ ７，１ ９， ２ ８を発現することが報告されている５，６）．我々は，ヒト乳 １不 応 答 を 除 け ば，い ず れ の TIMP も１：１の モ ル 比 で 癌組織や非小細胞肺癌組織において ADAM２ ８が癌細胞で MMP 活性を阻害する６０）．一方，TIMP の中で ADAM の酵 高発現し，ADAM２ ８m と ADAM２ ８s の mRNA レベルは癌 素活性を阻害するのは，主に TIMP-３である．ADAM２ ８に 細胞の増殖マーカーである MIB-１陽性細胞率と正の相関 関しては，TIMP-３と TIMP-４がインヒビターとして機能 を示すことから，ADAM２ ８はこれら癌細胞の増殖に関与 するのに対し，TIMP-１や TIMP-２の阻害活性はきわめて する可能性を見出した２０，２１）．また，ADAM２ ８高発現乳癌細 弱い ．TIMP-１や TIMP-２がインヒビターとして作用しな 胞株（MDA-MB２ ３ １）では，ADAM２ ８の発現ないし活性の いことは，ADAM２ ８の活性調節に TIMP 以外の組織由来 特異的な阻害により IGFBP-３の分解と IGF-I 誘導性細胞増 インヒビター分子や MMP とは異なる調節機構が存在する 殖が抑制された．さらに，ヌードマウス皮下に移植された ４ ０） ９ ４ ７ ２ ０ １ ０年 １ ０月〕 同細胞株の腫瘍増殖は ADAM２ ８に対する siRNA の投与に ルは，病期 I 期の早期肺癌においても有意に上昇してお より抑制された．これらの実験データから，乳癌細胞由来 り，肺癌診断に用いられている carcinoembryonic antigen よ の ADAM２ ８は IGFBP-３の分解により IGF-I／IGFBP-３複合 り感度と特異性の点で優れていた．これらのデータは， 体より IGF-I を遊離し，乳癌細胞の増殖促進に作用するこ ADAM２ ８を標的とした ELISA 系は非小細胞肺癌の診断や とが強く示唆された ． 病勢の非侵襲的モニター法として有望であることを示唆し ２ ０） ヒト非小細胞肺癌においては，ADAM２ ８の発現レベル ている６６）． は癌細胞の増殖のみならずリンパ節転移と正の相関を示 MMP インヒビターを用いた癌治療は，明らかな有効性 し，ADAM２ ８が癌細胞の浸潤・転移にも関与する可能性 を示す基礎的研究データにも関わらず，最終的には失敗に が示唆された２１）．我々は ADAM２ ８を高発現するヒト肺癌 終わってしまった．その理由として，（１） MMP 分子特異 細胞株（PC-９細胞）においてルシフェラーゼを恒常的に 的インヒビターの開発ができなかったこと，（２） 標的とす 発現する安定細胞株を樹立し，NOD／SCID マウス尾静脈 る MMP 分子の特定をせずに臨床治験が進められたこと， 内注入による転移モデルを開発した．本癌細胞株での （３） 臨床治験が末期の進行癌患者で進められたこと，（４） ADAM２ ８遺伝子発現を short hairpin RNA や siRNA で抑制 MMP の非 ECM 成分に対する活性や生体内での作用に関 すると肺転移が有意に抑制されることを認めており， する情報が充分でなかったこと，（５） MMP インヒビター ADAM２ ８が癌細胞の浸潤・転移にも重要な役割を果たす による ADAM 分子の活性抑制の重大性が予期できなかっ ことを示している（論文投稿準備中） ． たこと，などがあげられる．これらの中でも，特に比較的 ADAM２ ８の新規基質や相互作用分子を酵母ツーハイブ 広域スペクトルの MMP インヒビターを用いて，MMP 分 リット法を用いてヒト肺 cDNA ライブラリーより網羅的 子を特定することなく臨床治験が行われたことは反省すべ に 探 索 し た 結 果，ADAM２ ８の 結 合 タ ン パ ク 質 と し て き点である．Devy ら６７）は，ファージディスプレイ法を用 PSGL-１５１）や VWF などを見出している．PSGL-１は一部の いて MMP-１ ４ （MT１-MMP）に対するヒト型抗体を開発し， 癌細胞株で発現することから４９，５０），癌細胞で産生された MT１-MMP 活性の特異的阻害により癌細胞の増殖・浸潤・ ADAM２ ８が 癌 細 胞 膜 上 の PSGL-１と 結 合 す る こ と で， 転移と血管新生の有意な抑制を示し，MMP 研究分野では PSGL-１／ P-セレクチンを介した血管内皮細胞上での癌細胞 ヒト型抗体を用いた治療法に対して期待が集まっている． のローリングと内皮細胞間通過プロセスを亢進する可能性 MMP に対する広域スペクトル合成インヒビターである が考えられる．VWF は一部のマウス癌細胞株に対してア BB９ ４ （Batimastat） は， IC５０＝５ ０nM 程 度 で ADAM８や ADAM ポトーシスを誘導する こ と が 報 告 さ れ て お り６３），VWF １ ９の活性も阻害する６８，６９）．一方，ADAM９に対する特異的 ノックアウトマウスを用いた実験では癌転移が促進すると な 阻 害 剤 と し て CGS２ ７ ０ ２ ３が 報 告 さ れ て い る（Ki＝１ されている６４）．また，進行癌患者においては血中 VWF の ７ ０） nM） ．Asakura ら４）は，２， ０ ０ ０個以上のメタロプロテアー 分解が亢進しており，その分解には生理的な VWF 分解酵 ゼ阻害剤から ADAM１ ２活性に対する阻害剤（KB-R７ ７ ８ ５） 素（ADAMTS-１ ３）とは異なるプロテアーゼ活性が関与す を開発した（IC５０＝０． ２ ３µM） ．本インヒビターは，１µM るとされている６５）．これらのことから，ADAM２ ８は VWF の濃度で ADAM２ ８酵 素 活 性 も 阻 害 す る２０，４０）．GI２ ５ ４ ０ ２ ３X と結合ないし分解することにより，VWF 促進性癌細胞ア は，ADAM１ ７よりも ADAM１ ０に対して１ ０ ０倍以上強い阻 ポトーシスの抑制を通して癌細胞の浸潤・転移に関わる可 害 活 性 を 持 つ こ と が 報 告 さ れ て お り７１），INCB３ ６ １ ９は 能性が推定される（論文投稿準備中） ． ADAM９や ADAM３ ３よ り も ADAM１ ０と ADAM１ ７に 対 し て約３ ０ ０倍強い阻害活性を示すことが知られている７２）．し ７． ADAM２ ８の診断・治療への応用 かし，特定の ADAM 分子の活性を特異的に阻害する合成 これまでの我々の研究から，ADAM２ ８はヒト肺癌と乳 ペプチドインヒビターの開発には限界があると思われる． 癌細胞の増殖・浸潤・転移に関わる最も重要な ADAM 分 ADAM２ ８の発現や活性抑制により肺癌や乳癌細胞の増 子の一つと考えられる（図４） ．ADAM２ ８は癌細胞でほぼ 殖・転移が抑制されることは実験的には明らかなことか 特異的に発現されることから，癌組織中で産生された ） ら２０（論文投稿準備中） ，ADAM２ ８を標的とした乳癌や肺 ADAM２ ８は血中へと吸収され，肺癌患者では末梢血中に 癌の治療が今後期待される（図４） ．しかし，MMP インヒ 検出できると推測される．実際，我々は抗 ADAM２ ８モノ ビターを用いた臨床治験の失敗経験を踏まえて，ADAM クローナル抗体を用いた ELISA（enzyme-linked ２ ８分子特異的インヒビターの開発とともにその分子作用 immuno- sorbent assay）系を開発し，非小細胞肺癌患者では血清中 ADAM２ ８濃度が健常者より有意に高値であり，肺癌の臨 床病期，リンパ節転移，腫瘍径，再発の有無と正の相関を 示すことを明らかにした６６）．また，血清中 ADAM２ ８レベ 機構の詳細な検討が臨床治験を進める上で必須である． お わ り に ADAM２ ８の性質とヒト癌における重要性について概説 ９ ４ ８ 〔生化学 第８ ２巻 第１ ０号 してきた．ADAM２ ８は，ヒト ADAM 遺伝子ファミリー分 子の中でも癌細胞の増殖・浸潤・転移に最も深く関与する 分子の一つである．しかし，ADAM２ ８の癌細胞選択的な 発現，遺伝子発現調節，活性化などの分子メカニズムにつ いては未解決な部分が多く残されている．また，ADAM ２ ８の基質や結合タンパク質についての情報も限られてお り，プロテオーム解析技術を駆使した検討が待たれる． ADAM２ ８特異的インヒビターの開発や ADAM２ ８を標的と し た イ メ ー ジ ン グ や 治 療 薬 の 開 発 を 進 め る 一 方 で， ADAM２ ８の生理的組織での機能の解明も ADAM２ ８分子標 的治療法開発に際して重要である． 文 献 １）Primakoff, P., Hyatt, H., & Tredick-Kline, J.（１ ９ ８ ７）J. 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