Identification for oncogenic target and establishment of novel therapy for refractory leukemia or neuroblastoma

• Project/Area Number: 20K07693
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
• Research Institution: Teikyo University (2022-2023); The University of Tokyo (2020-2021)
• Principal Investigator: 樋渡 光輝 帝京大学, 医学部, 講師 (40597126)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: ALK / small molecule / neuroblastoma / 神経芽腫 / チロシンキナーゼ / 阻害剤 / 機能解析 / TENM3-ALK融合遺伝子 / ALKチロシンキナーゼ / 造腫瘍性 / ALK阻害剤 / 難治性白血病 / 難治性神経芽腫 / 分子標的療法 / 治療標的 / 多層的オミックス解析

Outline of Research at the Start

1. 小児腫瘍臨床検体を用いた、腫瘍発生に関与する分子標的の探索
2. 標的分子候補の機能解析
3. 新規分子標的療法の開発
上記の目標を小児白血病および固形腫瘍臨床検体を用い、1)エクソームおよびトランスクリプトーム解析2)非翻訳領域のゲノム解析、3)ノンコーディングRNA seq、4)エピゲノム解析、5)シングルセルシーケンス、6)メタボローム解析、7)創薬のスクリーニングといった多層的オミックス解析を行うことで、腫瘍発生および進展に対する分子病態を明らかにして、新規治療を実現することを目標にする。

Outline of Annual Research Achievements

AYA世代発症の神経芽腫より新規TENM 3-ALK融合遺伝子を同定した。神経芽腫において融合遺伝子が発症に関わる発見をしたのはこれが初めてである。発症メカニズムにはALKチロシンキナーゼの恒常的活性化が関わっており、NOGマウスに発現させた腫瘍モデルマウスにALK阻害剤のcrizotinibおよびlorlatinibを投与したところ、腫瘍増大阻害活性を認めた。しかし、crizotinibの阻害活性はlorlatinibのそれに比べて低く、どうして腫瘍阻害の差が認められるのか、その訳を探求することが次のresearch questionとなった。
また、TENM3-ALKチロシンキナーゼを阻害する低分子化合物を同定するため、drug screeningを行い、STAT3阻害剤など新規の低分子化合物を同定した。さらに抽出された阻害剤を神経芽腫細胞株を用いて効果を検討し、神経芽腫治療に応用が可能となる阻害剤を複数種類、同定した。今後、invivoで実際に効果を検討する計画であり、次年度までに遂行する予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

新規融合遺伝子の機能解析の結果、新たなresearch questionが明らかになり、検討を必要となる実験の種類が増えている。

Strategy for Future Research Activity

神経芽腫に対する新規分子標的療法が効果を発揮するメカニズムを検討するため、治療した腫瘍および未治療の腫瘍を用いて遺伝子プロファイルの比較、メタボローム解析で代謝産物の比較を行うことで、神経芽腫の造腫瘍性を示す分子の同定、低分子化合物のもつ阻害プロファイルを明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Novel TENM3-ALK fusion is an alternate mechanism for ALK activation in neuroblastoma (2022)
  • Author(s): Mitsuteru Hiwatari1, 2, 3, Masafumi Seki1, Ryosuke Matsuno4, Kenichi Yoshida5, Takeshi Nagasawa1, Aiko Sato-Otsubo1, Shohei Yamamoto6, Motohiro Kato1, Kentaro Watanabe1, Masahiro Sekiguchi1, Satoru Miyano7, Seishi Ogawa5, 8, 9, and Junko Takita10
  • Journal Title: Oncogene Volume: - Issue: 20 Pages: 2789-2797
  • DOI: 10.1038/s41388-022-02301-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Integrated multiomics analysis of hepatoblastoma unravels its heterogeneity and provides novel druggable targets. (2020)
  • Author(s): Sekiguchi M, Seki M, Kawai T, Yoshida K, Yoshida M, Isobe T, Hoshino N, Shirai R, Tanaka M, Souzaki R, Watanabe K, Arakawa Y, Nannya Y, Suzuki H, Fujii Y, Kataoka K, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Shimamura T, Sato Y, Sato-Otsubo A, Kimura S, Kubota Y, Hiwatari M, et al
  • Journal Title: NPJ Precis Oncol. Volume: Jul 7;4:20. Issue: 1 Pages: 20-20
  • DOI: 10.1038/s41698-020-0125-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cold agglutinin disease in an infant: remission after intravenous immunoglobulin. (2020)
  • Author(s): Irikura T, Mitani Y, Seki M, Takita J, Hiwatari M.
  • Journal Title: Pediatr Int. Volume: Oct;62(10) Issue: 10 Pages: 1214-1216
  • DOI: 10.1111/ped.14289
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comprehensive genetic analysis of pediatric germ cell tumors identifies potential drug targets. (2020)
  • Author(s): Kubota Y, Seki M, Kawai T, Isobe T, Yoshida M, Sekiguchi M, Kimura S, Watanabe K, Sato-Otsubo A, Yoshida K, Suzuki H, Kataoka K, Fujii Y, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Hiwatari M, Oka A, Hayashi Y, Miyano S, Ogawa S, Hata K, Tanaka Y, Takita J.
  • Journal Title: Commun Biol. Volume: Sep 30;3(1) Issue: 1 Pages: 544-544
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01267-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] KMT2A-rearranged diffuse large B-cell lymphoma in a child: a case report and molecular characterization. (2020)
  • Author(s): Kato S, Kubota Y, Sekiguchi M, Watanabe K, Shinozaki-Ushiku A, Takita J, Hiwatari M.
  • Journal Title: Pediatr Hematol Oncol. Volume: Nov 5 Issue: 3 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1080/08880018.2020.1838013
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tandem high-dose chemotherapy with autologous stem cell rescue for stage M high-risk neuroblastoma: Experience using melphalan/etoposide/carboplatin and busulfan/melphalan regimens. (2020)
  • Author(s): Kato S, Kubota Y, Watanabe K, Hogetsu K, Arakawa Y, Koh K, Takita J, Hiwatari M.
  • Journal Title: Pediatr Transplant. Volume: Nov;24(7) Issue: 7
  • DOI: 10.1111/petr.13772
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CBFA2T3‐GLIS2 ‐positive acute megakaryoblastic leukemia in a patient with Down syndrome (2019)
  • Author(s): Amano Kenichi、Takasugi Nao、Kubota Yasuo、Mitani Yuichi、Sekiguchi Masahiro、Watanabe Kentaro、Fujimura Junya、Oka Akira、Takita Junko、Hiwatari Mitsuteru
  • Journal Title: Pediatric Blood & Cancer Volume: 67 Issue: 2
  • DOI: 10.1002/pbc.28055
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Identification of the novel TENM3-ALK fusion in an AYA case with ALK rearranged neuroblastoma (2023)
  • Author(s): Mitsuteru Hiwatari
  • Organizer: AACR Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of novel small molecule, Brefeldin A, able to inhibit cell growth in neuroblastoma cells. (2023)
  • Author(s): Mitsuteru Hiwatari
  • Organizer: 日本小児血液がん学会
• [Presentation] Identification of the novel TENM3-ALK fusion in an AYA case with ALK rearranged neuroblastoma (2023)
  • Author(s): Mitsuteru Hiwatari
  • Organizer: American association for Cancer Research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular mechanism of neuroblastoma induced by novel TENM3-ALK fusion gene (2022)
  • Author(s): Mitsuteru Hiwatari
  • Organizer: 小児血液がん学会学術集会
• [Presentation] Novel ALK fusion in neuroblastoma involving TENM3, a conserved family of transmembrane protein (2022)
  • Author(s): Mitsuteru Hiwatari
  • Organizer: 日本癌学会学術集会
• [Presentation] KMT2A‐Rearranged DLBCL Refractory to Intensive Chemotherapy. (2020)
  • Author(s): Kubota Y, Sekiguchi M, Watanabe K, Oka A, Miyano S, Ogawa S, Takita J, Hiwatari M:
  • Organizer: The 52nd Annual Congress of International Paediatric Oncology Society,
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The impact of a glycosylation-related gene on osteosarcoma cells and its potential as a novel therapeutic target. (2020)
  • Author(s): Kentaro Watanabe, Shota Kato, Tomoya Isobe, Masahiro Sekiguchi, Yasuo Kubota, Eito Ogata, Keisuke Tasaka, Hiroo Ueno, Yasuhito Nannya, Hiroko Tanaka, Yuichi Shiraishi, Kenichi Chiba, Katsutsugu Umeda, Mitsuteru Hiwatari, Akira Oka, Satoru Miyano, Seishi Ogawa, Junko Takita.
  • Organizer: The 52nd Congress of the International Society of Pediatric Oncology (SIOP)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マルチオミックス解析による肝芽腫の治療標的ODC1の同定 (2020)
  • Author(s): 関口昌央，関正史，吉田健一，田中水緒，白井了太，宗崎良太，白石友一，樋渡光輝，加藤元博，田口智章，田中祐吉，宮野悟，小川誠司，滝田順子
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会
• [Presentation] チロシンキナーゼ阻害薬終了後に寛解を維持しているBCR-ABL1陽性急性リンパ芽球性白血病の小児例. (2020)
  • Author(s): 加登翔太、高杉奈緒、日高もえ、関口昌央、久保田泰央、渡邉健太郎、樋渡光輝
  • Organizer: 第81回日本血液学会学術集会,
• [Presentation] 糖鎖修飾遺伝子の骨肉腫細胞における役割と、治療応用への可能性 (2020)
  • Author(s): 渡邉健太郎、加登翔太、緒方瑛人、田坂佳資、上野浩生、梅田雄嗣、樋渡光輝、宮野悟、小川誠司、滝田順子
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会
• [Presentation] 初再発間で両アレルETV6遺伝子異常の「スイッチング」を来した急性骨髄性白血病の一例． (2020)
  • Author(s): 関口昌央，佐藤亜以子，杉本彩緒，加登翔太，高杉奈緒，三谷友一，日高もえ，加藤元博，滝田順子，樋渡光輝
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会
• [Presentation] KMT2A再構成陽性びまん性大細胞型B細胞リンパ腫の小児例. (2020)
  • Author(s): 加登翔太、久保田泰央、高杉奈緒、日高もえ、関口昌央、渡邉健太郎、滝田順子、樋渡光輝
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会
• [Presentation] 移植後の高度成長障害が栄養評価と介入により改善傾向に転じた乳児白血病の1例． (2020)
  • Author(s): 日高もえ，関口昌央，加登翔太，高杉奈緒，高橋智恵，樋渡光輝，滝田順子
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会
• [Presentation] 繰り返す気胸と重度の嚢胞性病変を認める小児の肺ランゲルハンス組織球症． (2020)
  • Author(s): 高杉奈緒，加登翔太，日高もえ，関口昌央，久保田泰央, 渡邉健太郎，高橋尚人，岡 明，滝田順子，樋渡光輝
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会
• [Presentation] 脊髄圧迫を伴う神経芽腫症例の治療予後． (2020)
  • Author(s): 高杉奈緒，加登翔太，日高もえ，関口昌央，久保田泰央, 渡邉健太郎，高橋尚人，岡 明，滝田順子，樋渡光輝
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会
• [Presentation] 難治性骨肉腫における糖鎖遺伝子の役割と治療標的としての可能性 (2020)
  • Author(s): 渡邉健太郎、加登翔太、磯部知弥、緒方瑛人、田坂佳資、上野浩生、南谷泰仁、田中洋子、白石友一、千葉健一、梅田雄嗣、樋渡光輝、宮野悟、小川誠司、滝田順子
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会,