がんの線維化におけるMeflinの機能解析と新規治療法の開発研究

• Project/Area Number: 20H03467
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49030:Experimental pathology-related
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 高橋 雅英 藤田医科大学, その他部局等, 教授 (40183446)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榎本 篤 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (20432255) ; 浅井 直也 藤田医科大学, 医学部, 教授 (80273233)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000); Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: がんの線維化 / がん関連線維芽細胞 / Meflin / 膵がん / 肺がん / CAF / Am80 / リシルオキシダーゼ / がんの進展 / ISLR / Gremlin1 / 大腸がん / BMPシグナル / 低分子化合物

Outline of Research at the Start

がん組織の線維化はがんの悪性度および治療効果に大きな影響を与える。本研究では膵がん、肺がんを主に、我々の研究グループが最近発見したメフリン陽性がん線維芽細胞の機能解析を通じて、がんの線維化のメカニズムを解明し、新たながん治療法の開発に資する。具体的には１．がん関連線維芽細胞(CAF)におけるメフリン発現レベルと患者予後との関連を明らかにし、メフリン陽性がん関連線維芽細胞のがん間質における機能の解析を行う。２．メフリン結合タンパクを同定し、機能解析により、がん細胞の増殖、浸潤能などの生物的特性への関与を明らかにする。３．がん治療を目指したメフリンの発現を増強する低分子化合物の探索を行う。

Outline of Annual Research Achievements

膵がんにおいて、がん関連線維芽細胞（Cancer-associated fibroblasts; CAF）を枯渇させたり、あるいはその増殖を抑制することによる治療の試みは、マウスや患者において成功しなかった。その原因の１つに、CAFには腫瘍抑制的CAFと腫瘍促進的CAF（それぞれrCAFとpCAF）という機能が異なるCAFが存在している可能性が考えらえている。
今回我々は、遺伝的および薬理学的アプローチにより、rCAF特異的マーカーであるグリコシルホスファチジルイノシトールアンカー型細胞表面タンパク質MeflinをCAFに発現誘導すると、マウス膵がんの化学療法感受性が改善することを示した。まず、ケミカルライブラリーのスクリーニングにより、合成非天然型レチノイドであるAm80が、CAFにおけるMeflinの発現を効果的に誘導することができる試薬であることを明らかにした。膵がんモデルマウスへのAm80の投与により、CAFにおけるMeflinの発現が増強するとともに、腫瘍血管面積の増加や腫瘍内薬物送達の増加を見られ、化学療法に対する膵がんの感受性が改善された。メカニズム的には、Meflinはリシルオキシダーゼと相互作用してそのコラーゲン架橋活性を阻害することにより、腫瘍微小環境における組織硬化の抑制に関与していた。これらのデータは、CAFのheterogeneityを調節することが膵がん治療の戦略になることを示唆した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究により、１）合成非天然型レチノイドであるAm80が、CAFにおけるMeflinの発現を効果的に誘導することができる試薬であること、２）Am80の投与により、腫瘍血管面積の増加や腫瘍内薬物送達の増加を見られ、化学療法に対する膵がんの感受性が改善されたこと、３）CAFにおいて発現が増加したMeflinがリシルオキシダーゼのコラーゲン架橋活性を阻害することにより、組織硬化の抑制に関与していることを明らかにし、ヒト膵がん治療におけるAm80と化学療法の併用による予後の改善の可能性を示すことができた。

Strategy for Future Research Activity

マウスを用いたAm80と化学療法の併用療法の成果に基づき、今後、ヒト膵がん患者への応用（phase 1 study)を立案し、臨床研究を進める。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Wisconsin-Madison(米国)
• [Int'l Joint Research] Central South University(中国)
• [Int'l Joint Research] アデレード大学/シドニー大学(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] コロンビア大学/カリフォルニア大学サンディエゴ校/GenCirq, Inc.(米国)
• [Int'l Joint Research] Military Inst of Hygiene and Epidemiol(ポーランド)
• [Int'l Joint Research] ニューキャッスル大学/オックスフォード大学(英国)
• [Journal Article] Meflin-positive cancer-associated fibroblasts enhance tumor response to immune checkpoint blockade (2022)
  • Author(s): Miyai Yuki、Sugiyama Daisuke、Hase Tetsunari、Asai Naoya、Taki Tetsuro、Nishida Kazuki、Fukui Takayuki、Chen-Yoshikawa Toyofumi Fengshi、Kobayashi Hiroki、Mii Shinji、Shiraki Yukihiro、Hasegawa Yoshinori、Nishikawa Hiroyoshi、Ando Yuichi、Takahashi Masahide、Enomoto Atsushi
  • Journal Title: Life Science Alliance Volume: 5 Issue: 6 Pages: e202101230-e202101230
  • DOI: 10.26508/lsa.202101230
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pharmacologic conversion of cancer-associated fibroblasts from a protumor phenotype to an antitumor phenotype improves the sensitivity of pancreatic cancer to chemotherapeutics (2022)
  • Author(s): Iida T, Mizutani Y, Esaki N, Ponik SM, Burkel BM, Weng L, Kuwata K, Masamune A, Ishihara S, Haga H, Kataoka K, Mii S, Shiraki Y, Ishikawa T, Ohno E, Kawashima H, Hirooka Y, Fujishiro M, Takahashi M, Enomoto A
  • Journal Title: Oncogene Volume: 41 Issue: 19 Pages: 2764-2777
  • DOI: 10.1038/s41388-022-02288-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Meflin defines mesenchymal stem cells and/or their early progenitors with multilineage differentiation capacity (2021)
  • Author(s): Hara A, Kato K, Ishihara T, Kobayashi H, Asai N, Mii S, Shiraki Y, Miyai Y, Ando R, Mizutani Y, Iida T, Takefuji M, Murohara T, Takahashi M, Enomoto A.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: - Issue: 7 Pages: 495-512
  • DOI: 10.1111/gtc.12855
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Roles of the Mesenchymal Stromal/Stem Cell Marker Meflin/Islr in Cancer Fibrosis (2021)
  • Author(s): Takahashi M, Kobayashi H, Mizutani Y, Hara A, Iida T, Miyai Y, Asai N, Enomoto A.
  • Journal Title: Frontiers in Cell and Developmental Biology Volume: 9 Pages: 749924-749924
  • DOI: 10.3389/fcell.2021.749924
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fibroblasts positive for meflin have anti-fibrotic properties in pulmonary fibrosis (2021)
  • Author(s): Nakahara Y, Hashimoto N, Sakamoto K, Enomoto A, Adams TS, Yokoi T, Omote N, Poli S, Ando A, Wakahara K, Suzuki A, Inoue M, Hara A, Mizutani Y, Imaizumi K, Kawabe T, Rosas IO, Takahashi M, Kaminski N, Hasegawa Y.
  • Journal Title: European Respiratory Journal Volume: 58 Issue: 6 Pages: 2003397-2003397
  • DOI: 10.1183/13993003.03397-2020
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The balance of stromal BMP signaling mediated by GREM1 and ISLR drives colorectal carcinogenesis. (2021)
  • Author(s): Kobayashi H, Gieniec KA, Wright JA, Wang T, Asai N, Mizutani Y, Iida T, Ando R, Suzuki N, Lannagan TR, Ng JQ, Hara A, Shiraki Y, Mii S (14番目/36人中), ..., Enomoto A, Takahashi M, Worthley DL, Woods SL.
  • Journal Title: Gastroenterology. Volume: 160 Issue: 4 Pages: 1224-1239
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2020.11.011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Portal Vein Injection of Colorectal Cancer Organoids to Study the Liver Metastasis Stroma (2021)
  • Author(s): Kobayashi H, Gieniec KA, Ng JQ, Goyne J, Lannagan TRM, Thomas EM, Radford G, Wang T, Suzuki N, Ichinose M, Wright JA, Vrbanac L, Burt AD, Takahashi M, Enomoto A, Worthley DL, Woods SL
  • Journal Title: JoVE Journal Volume: Sep 3 Issue: 175
  • DOI: 10.3791/62630
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cancer-associated fibroblasts that restrain cancer progression: Hypotheses and perspectives (2020)
  • Author(s): Miyai Y, Esaki N, Takahashi M, Enomoto A
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 111 Issue: 4 Pages: 1047-1057
  • DOI: 10.1111/cas.14346
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 骨肉腫におけるMeflin陽性細胞を標的とした抗体薬物複合体の研究開 (2022)
  • Author(s): 迫田 朋佳、安藤 良太 、宮井 雄基 、 飯田 忠 、松山 誠 、白木 之浩 、三井 伸二、西田 佳弘 、高橋 雅英 、 榎本 篤
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] がん及び心疾患線維化における線維化抑制線維芽細胞の同定と機能 (2020)
  • Author(s): 高橋雅英
  • Organizer: 第8回Heart Science Club
  • Invited
• [Remarks] 大腸がん細胞の周囲で増える正常細胞の多様性を解明
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/research/pdf/Ga_en_201114.pdf