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Tumor growth suppression by PIP targeting against mutated mtDNAs

Research Project

Project/Area Number 19K07408
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
Research InstitutionChiba Cancer Center (Research Institute)

Principal Investigator

Koshikawa Nobuko  千葉県がんセンター(研究所), がん先進治療開発研究室, 主任上席研究員 (90260249)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 竹永 啓三  千葉県がんセンター(研究所), がん先進治療開発研究室, 特任研究員 (80260256)
永瀬 浩喜  千葉県がんセンター(研究所), がん遺伝創薬研究室, 研究所長 (90322073)
渡部 隆義  千葉県がんセンター(研究所), がん研究開発グループ, 研究員 (60526060)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
KeywordsmtDNA / PIP-TPP / 肺がん / 子宮がん / 病原性mtDNA変異 / 子宮癌 / SNP / PI polyamide / Triphenylphosphonium / mutated mtDNA / cancer / malignancy / PIポリアミド / TPP / がん増殖抑制 / 変異mtDNA
Outline of Research at the Start

癌では、その特異性を標的として治療を行うことが、副作用の軽減に重要である。ヒト肺癌、大腸癌の原発巣と転移巣におけるmtDNAにコードされる呼吸鎖複合体関連遺伝子で、原発巣よりも転移巣でmtDNA変異率が高いことが認められた。この結果は、癌の悪性度とmtDNAの変異に相関関係があることを示唆している。そこで、癌で認められるmtDNA変異を標的として、遺伝子発現抑制剤を作成すれば、癌の悪性化を抑制し、癌の縮小が望めると想定した。我々はDNAに結合するPIPを研究している。このPIPをmtDNA変異配列に対して合成し、その複製抑制、遺伝子発現の抑制により癌の増殖抑制に繋がると考え、研究を進めている。

Outline of Final Research Achievements

We aim to selectively suppress the growth of cancer cells using PIP-TPP, which targets mutated mitochondrial DNA (mtDNA) found in cancer cells. The targets this time are lung cancer and uterine cancer. Short-chain PIP-TPP induced senescence in A549 cells derived from human lung cancer. Furthermore, co-administration of anti-apoptotic factors suppressed the proliferation of cancer cells. In addition, we synthesized hairpin type PIP-TPP against homoplasmic mutant mtDNA observed in several cancers including HeLa, a cell derived from cervical cancer. In HeLa cells and patient-derived organoid, PIP-TPP administration specifically inhibited the proliferation of cancer cells. Additionally, The inoculated HeLa cells into mice were suppressed that growth by hairpin type PIP-TPP. But Normal human dermal cells had no side effect.These results suggest thatPIP-TPP designed to target mtDNA cancer risk variants can be used to treat many cervical cancers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

癌治療法は、日々進歩しているが、多くの場合完治が困難である。また、抗がん剤治療などでは副作用の問題が無くならない。さらに、転移が起こるか否かの問題は、払拭されない。我々は、mtDNAの変異部位を標的としてPIP-TPPを合成し、特異的変異mtDNAを持つ細胞の増殖を抑制する事を肺がん細胞・子宮がん細胞において確認した。さらに、正常細胞には影響がないことを見出した。今までの研究から、転移巣において、変異mtDNAの存在率が上昇していることから、PIP-TPPが転移巣の増殖抑制にも効果があると推測される。このように、PIP-TPPは現在の癌治療の持つ問題点を解消する一助となると推察する。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Anticancer effect of a pyrrole‐imidazole polyamide‐triphenylphosphonium conjugate selectively targeting a common mitochondrial DNA cancer risk variant in cervical cancer cells2022

    • Author(s)
      Yao Jihang、Takenaga Keizo、Koshikawa Nobuko、Kida Yuki、Lin Jason、Watanabe Takayoshi、Maru Yoshiaki、Hippo Yoshitaka、Yamamoto Seigi、Zhu Yuyan、Nagase Hiroki
    • Journal Title

      International Journal of Cancer

      Volume: 152 Issue: 5 Pages: 962-976

    • DOI

      10.1002/ijc.34319

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Suppression of NSCLC A549 tumor growth by a mtDNA mutation‐targeting pyrrole‐imidazole polyamide‐TPP and a senolytic drug2022

    • Author(s)
      Tsuji Kohei、Kida Yuki、Koshikawa Nobuko、Yamamoto Seigi、Shinozaki Yoshinao、Watanabe Takayoshi、Lin Jason、Nagase Hiroki、Takenaga Keizo
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: - Issue: 4 Pages: 1321-1337

    • DOI

      10.1111/cas.15290

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  • [Journal Article] A PI polyamide-TPP conjugate targeting a mtDNA mutation induces cell death of cancer cells with the mutation2021

    • Author(s)
      N.Koshikawa N.Yasui Y.Kida Y.Shinozaki K.Tsuji T.Watanabe K.Takenag H.Nagase
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 未 Issue: 6 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1111/cas.14912

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    • Author(s)
      Takenaga Keizo、Koshikawa Nobuko、Akimoto Miho、Tatsumi Yasutoshi、Lin Jason、Itami Makiko、Nagase Hiroki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 13302

    • DOI

      10.1038/s41598-021-92772-1

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      Koshikawa Nobuko、Kida Yuki、Yasui Nanami、Shinozaki Yoshinao、Tsuji Kohei、Watanabe Takayoshi、Lin Jason、Yamamoto Seigi、Takenaga Keizo、Nagase Hiroki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 576 Pages: 93-99

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.08.088

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      Nagase Hiroki、Watanabe Takayoshi、Koshikawa Nobuko、Yamamoto Seigi、Takenaga Keizo、Lin Jason
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 112 Issue: 12 Pages: 4834-4843

    • DOI

      10.1111/cas.15143

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    • Author(s)
      Takenaga Keizo、Koshikawa Nobuko、Nagase Hiroki
    • Journal Title

      BMC Molecular and Cell Biology

      Volume: 22 Issue: 1 Pages: 1-16

    • DOI

      10.1186/s12860-021-00391-5

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      J. Lin, I.Hosoya, S. Sakuma, Y, Kida, T, Watanabe, S. Yamamoto, A. Takatori, N. Koshikawa, H. Nagase
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      山本清義、越川信子、木田裕貴、渡部隆義、Lin Jason、竹永啓三、永瀬浩喜
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      山本清義、越川信子、木田裕貴、渡部隆義、Lin Jason、竹永啓三、永瀬浩喜
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      辻 航平、竹永 啓三、木田 裕貴、越川 信子、永瀬 浩喜
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      越川信子、竹永啓三、永瀬浩喜
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      辻航平、越川信子、竹永啓三、永瀬浩喜
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      第42回日本分子生物学会
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  • [Remarks] 千葉県がんセンター研究所

    • URL

      https://www.pref.chiba.lg.jp/gan/kenkyujo/

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 二重膜構造細胞内小器官DNA標的薬2019

    • Inventor(s)
      永瀬浩喜 渡部隆義 越川信子 安井七海
    • Industrial Property Rights Holder
      千葉県
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
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    • Overseas

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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