Carcinogenesis of oropharyngeal cancer correlated with HPV infection and DNA methylation

• Project/Area Number: 18K16831
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 中川 拓也 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (50813531)
• Project Period (FY): 2022-12-19 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: DNAメチル化 / HPV / 中咽頭癌 / エピゲノム / 層別化マーカー

Outline of Research at the Start

中咽頭癌をHPVの有無だけでなく、エピゲノムを中心とした新たな概念で層別化し、中咽頭癌の本態を解明するため、171例の中咽頭癌検体を用いた網羅的エピゲノム解析を行った結果、HPV関連癌、HPV陰性癌それぞれ２群に層別化された。留学先では染色体外DNAの存在が予後不良群と相関する可能性が示唆されており、DNAメチル化との相関を含めて検証し、層別化した各サブタイプの 発癌分子基盤の本態を解明し、中咽頭癌の新たな治療戦略の基盤を築く。

Outline of Annual Research Achievements

HPVという革新的な予後予測因子の背景に存在する新たな発癌分子機構を探索し、リスク層別化による治療の最適化を行うため、申請者らはHPV感染とDNAメチル 化の関係に着目した。170例の中咽頭癌に対して網羅的DNAメチル化解析の後にクラスター解析を行ったところ、中咽頭癌は4群に分類され、HPV関連中咽頭癌、 HPV陰性中咽頭癌それぞれにおいて異なる2つのエピジェノタイプが存在することが明らかとなった。特にHPV(+)高メチル化群は予後良好と、HPV(-)中メチル化群 は予後不良と有意に相関し、HPV(+)群のみならずHPV(-)群においても中等度リスクを反映するサブタイプが存在した。同検体に対して施行したターゲットエクソンシークエンスでは、HPV(+)群、HPV(-)群それぞれの2群間に有意な遺伝子変異の違いは存在しなかった。すなわち、これまで困難であった中咽頭癌 の予後層別化が、エピゲノム情報により初めて詳細に予後層別化されることが明らかとなった。 さらに、これらの各群を層別化する代表的マーカー遺伝子の探索とその妥当性を検証するために、パイロシークエンス法による解析を行った。高メチル化マー カーの感度は79%、特異度100%で、中メチル化マーカーでは感度88%、特異度100%であった。ROC曲線のAUC値はそれぞれ0.969、0.952と高精度のマーカーであるこ とが確認された。これらのマーカー遺伝子を用いることで比較的簡便に層別化を行うことが可能となり、治療層別化の一助となる。これらの結果から、これまで に解明された分子経路に加え、独自の新規治療戦略の基盤が構築され、より明瞭な治療層別化の足掛かりとなることが期待される。これらの成果はInt. J. Cancer誌に掲載予定である。

Research Products

• [Journal Article] Stratification of HPV-associated and HPV-negative oropharyngeal squamous cell carcinomas based on DNA methylation epigenotypes (2020)
  • Author(s): Takuya Nakagawa, Keisuke Matsusaka, Kiyoshi Misawa, Satoshi Ota, Masaki Fukuyo, Bahityar Rahmutulla, Naoki Kunii, Daiju Sakurai, Toyoyuki Hanazawa, Hisahiro Matsubara, Yoshitaka Okamoto, Atsushi Kaneda
  • Journal Title: Int. J. Cancer Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establishment of epigenetic prediction markers for irradiation efficacy against oropharyngeal cancer (2020)
  • Author(s): Tomoya Kurokawa , Takuya Nakagawa , Keisuke Matsusaka , Masaki Fukuyo , Masato Mima , Kiyoshi Misawa , Bahityar Rahmutulla , Jun-ichiro Ikeda , Toyoyuki Hanazawa , Yoshitaka Okamoto , Atsushi Kaneda
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuropeptide receptor genes GHSR and NMUR1 are candidate epigenetic biomarkers and predictors for surgically treated patients with oropharyngeal cancer (2020)
  • Author(s): Kiyoshi Misawa, Masato Mima , Satoshi Yamada , Yuki Misawa , Atsushi Imai , Daiki Mochizuki , Takuya Nakagawa , Tomoya Kurokawa , Miki Oguro , Ryuji Ishikawa , Yuki Yamaguchi , Shiori Endo , Hideya Kawasaki , Takeharu Kanazawa , Hiroyuki Mineta
  • Journal Title: Sci. Rep Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 中咽頭癌のエピゲノム解析 (2020)
  • Author(s): 中川拓也
  • Journal Title: 千葉医学 Volume: 98 Pages: 15-18
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 5-Hydroxymethylcytosine and ten-eleven translocation dioxygenases in head and neck carcinoma (2019)
  • Author(s): Misawa K, Yamada S, Mima M, Nakagawa T, Kurokawa T, Imai A, Mochizuki D, Morita K, Ishikawa R, Endo S and Misawa Y
  • Journal Title: Journal of Cancer Volume: 10(21) Issue: 21 Pages: 5306-5314
  • DOI: 10.7150/jca.34806
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SALL2 Is a Novel Prognostic Methylation Marker in Patients with Oral Squamous Carcinomas: Associations with SALL1 and SALL3 Methylation Status. (2019)
  • Author(s): Imai A, Mochizuki D, Misawa Y, Nakagawa T, Endo S, Mima M, Yamada S, Kawasaki H, Kanazawa T, Misawa K.
  • Journal Title: DNA and Cell Biology Volume: 38 Issue: 7 Pages: 678-687
  • DOI: 10.1089/dna.2018.4597
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Aberrant Epigenetic Regulation in Head and Neck Cancer Due to Distinct EZH2 Overexpression and DNA Hypermethylation (2018)
  • Author(s): Mochizuki Daiki、Misawa Yuki、Kawasaki Hideya、Imai Atsushi、Endo Shiori、Mima Masato、Yamada Satoshi、Nakagawa Takuya、Kanazawa Takeharu、Misawa Kiyoshi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 19 Issue: 12 Pages: 3707-3707
  • DOI: 10.3390/ijms19123707
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ChIP-seqを用いたレチノイン酸の抗腫瘍効果の解明 (2019)
  • Author(s): 中川拓也, 松坂恵介, 福世真樹, 美馬勝人, 黒川友哉, 國井直樹, 櫻井大樹, 三澤清,花澤豊行, 岡本美孝, 金田篤志
  • Organizer: 第120回日本耳鼻咽喉科学会総会・学術講演会
• [Presentation] (シンポジウム3) HPV関連中咽頭癌の治療層別化へ向けて：網羅的ゲノム・エピゲノム解析に基づいた層別化マーカーの同定 (2019)
  • Author(s): 中川拓也, 花澤豊行, 三澤清, 櫻井大樹, 岡本美孝, 金田篤志.
  • Organizer: 第43回日本頭頸部癌学会
• [Presentation] Elucidation of antitumor effect of retinoic acid using ChIP-seq. (2019)
  • Author(s): Takuya Nakagawa, Yasunobu Mano, Masaki Fukuyo, Masato Mima, Tomoya Kurokawa, Daiju Sakurai, Toyoyuki Hanazawa, Atsushi Kaneda
  • Organizer: The 78th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
• [Presentation] Comprehensive epigenetic classification of HPV-associated oropharyngeal cancer. (2019)
  • Author(s): Nakagawa T, Matsusaka K, Misawa K, Fukuyo M, Masato Mima, Tomoya Kurokawa, Kunii N, Sakurai D, Hanazawa T, Okamoto Y, Kaneda A.
  • Organizer: 11th AACR-JCA Joint Conference on Breakthroughs in Cancer Research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Classification of HPV-associated oropharyngeal cancer by definition of DNA methylation epigenotypes (2018)
  • Author(s): Nakagawa T, Matsusaka K, Misawa K, Takane K, Fukuyo M, Rahmutulla B, Shinohara K, Ota S, Kunii N, Sakurai D, Hanazawa T, Okamoto Y, Kaneda A.
  • Organizer: The 77th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • Int'l Joint Research
• [Book] 遺伝子医学 (2020)
  • Author(s): 金田篤志、松坂恵介、岡部篤史、中川拓也、畑敦、杉浦正洋
  • Total Pages: 168
  • Publisher: メディカルドゥ
  • ISBN: 9784909508058