Urinary circular RNA: novel biomarker for early detection of colorectal cancer

• Project/Area Number: 20K08362
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 北川 美香 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (80588632)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 志村 貴也 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 准教授 (90405192)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 大腸癌 / 尿 / バイオマーカー / circRNA

Outline of Research at the Start

本研究は、新規のノンコーディングRNAである環状RNA(circRNA)が体液中に安定的に発現することに着目し、大腸癌を早期診断するための尿中circRNAバイオマーカーの開発を目指した世界初の研究である。
約600例の豊富な尿検体を用いた本研究により、精度の高い尿中診断バイオマーカーを樹立し、将来、自宅でも検査可能な、安全で簡便かつ安価な大腸癌スクリーニングシステムをの構築を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、新規のノンコーディングRNAである環状RNA(circRNA)が体液中に安定的に発現することに着目し、大腸癌を早期診断するための尿中circRNAバイオマーカーの開発を目指した世界初の研究である。研究当初、尿検体からcircRNA安定的に回収し、測定することに障壁があり、数多くの予備実験を行うことにより、含有量の少ない尿中環状RNA(circRNA)の抽出および発現解析における最適な条件を設定した。
年齢と性別をマッチさせた、健常者16例およびステージ0/I大腸癌患者16例の尿中からRNAを抽出し、circRNAマイクロアレイによる網羅的解析を施行した結果、健常者群と比較し、早期大腸癌患者群の尿中で有意に高発現を示す541のcircRNA、低発現を示す35のcircRNAを同定した。それらのバイオマーカー候補circRNAのなかから、データベースサーチを行い、大腸癌の早期診断への有用性を示唆する33種類のcircRNAを抽出しプライマーの設計を行った。それらプライマーを用い、まずは、網羅的解析に使用した32例のコホートを用いた予備実験を行い、各circRNAの尿中発現を定量PCRを用いて解析し、早期大腸癌での異常発現をきたすcircRNAを複数抽出した。
さらに、220例のトレーニングコホートを用いて、それらの尿中circRNAの発現解析を行ったところ、健常者と比較し大腸癌患者の尿中において、再現性をもって有意に異常発現をきたす尿中circRNAを同定ている。現在、さらなる再現性のチェックのために、最終解析をおこなっているところである。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

尿中のcircRNAの発現量が少ないことから、その抽出や最適な発現解析の条件設定に多くの時間と労力を要したため、研究本体の進捗に遅れを生じた。しかしながら、予備実験による条件設定をしっかりと時間をかけておこなったことにより、再現性のたもなった尿中circRNAバイオマーカーの同定に成功することができた。

Strategy for Future Research Activity

現在同定している尿中circRNAバイオマーカーの再現性を独立コホートを用いて、さらに検討する。また、大腸癌診断に有用なより多くのcircRNAを同定するために、網羅的解析により抽出されている別のバイオマーカー候補circRNAを解析し、さらに高精度の大腸癌早期診断バイオマーカーパネルの樹立をめざす。
最終的に、大腸癌に対する高診断能の尿中circバイオマーカーパネルが樹立できた際には、本発明知財の特許出願を行う。

Research Products

• [Journal Article] Osteopontin secreted from obese adipocytes enhances angiogenesis and promotes progression of pancreatic ductal adenocarcinoma in obesity (2023)
  • Author(s): Fukusada Shigeki、Shimura Takaya、Natsume Makoto、Nishigaki Ruriko、Okuda Yusuke、Iwasaki Hiroyasu、Sugimura Naomi、Kitagawa Mika、Katano Takahito、Tanaka Mamoru、Ozeki Keiji、Kubota Eiji、Hayashi Kazuki、Kataoka Hiromi
  • Journal Title: Cellular Oncology Volume: 47 Issue: 1 Pages: 229-244
  • DOI: 10.1007/s13402-023-00865-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Novel Urinary miRNA Biomarker for Early Detection of Colorectal Cancer. (2022)
  • Author(s): Iwasaki H, Shimura T, Kitagawa M, Yamada T, Nishigaki R, Fukusada S, Okuda Y, Katano T, Horike SI, Kataoka H.
  • Journal Title: Cancers Volume: 14 Issue: 2 Pages: 461-461
  • DOI: 10.3390/cancers14020461
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long-term outcomes of nasogastric tube with Gastrografin for adhesive small bowel obstruction (2022)
  • Author(s): Nishie H, Shimura T, Katano T, Iwai T, Itoh K, Ebi M, Mizuno Y, Togawa S, Shibata S, Yamada T, Mizushima T, Inagaki Y, Kitagawa M, Nojiri Y, Tanaka Y, Okamoto Y, Matoya S, Nagura Y, Inagaki Y, Koguchi H, Ono S, Ozeki K, Hayashi N, Takiguchi S, Kataoka H.
  • Journal Title: J Gastroenterol Hepatol. Volume: 37 Issue: 1 Pages: 111-111
  • DOI: 10.1111/jgh.15681
• [Journal Article] Urinary microRNA biomarkers for detecting the presence of esophageal cancer. (2021)
  • Author(s): Okuda Y, Shimura T, Iwasaki H, Fukusada S, Nishigaki R, Kitagawa M, Katano T, Okamoto Y, Yamada T, Horike SI, Kataoka H.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 11 Issue: 1 Pages: 8508-8508
  • DOI: 10.1038/s41598-021-87925-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Relationship between Immunophenotype and Clinicopathological Findings for Superficial Nonampullary Duodenal Epithelial Tumor (2021)
  • Author(s): Fukusada S, Shimura T, Iwasaki H, Okuda Y, Katano T, Nishigaki R, Ozeki T, Kitagawa M, Nishie H, Tanaka M, Ozeki K, Kubota E, Tanida S, Kataoka H
  • Journal Title: Digestion Volume: Apr 1 Issue: 6 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1159/000514812
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serum Exosomal Dicer Is a Useful Biomarker for Early Detection of Differentiated Gastric Adenocarcinoma (2020)
  • Author(s): Okuda Y, Shimura T, Iwasaki H, Katano T, Kitagawa M, Nishigaki R, Fukusada S, Natsume M, Tanaka M, Nishie H, Ozeki K, Yamada T, Kataoka H.
  • Journal Title: Digestion. Volume: Oct 13 Issue: 4 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1159/000510993
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Novel urinary protein biomarker panel for early diagnosis of gastric cancer (2020)
  • Author(s): Shimura T, Dayde D, Wang H, Okuda Y, Iwasaki H, Ebi M, Kitagawa M, Yamada T, Yamada T, Hanash SM, Taguchi A, Kataoka H
  • Journal Title: British Journal of Cancer Volume: 123 Issue: 11 Pages: 1656-1664
  • DOI: 10.1038/s41416-020-01063-5
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The first management using intubation of a nasogastric tube with Gastrografin enterography or long tube for non-strangulated acute small bowel obstruction: a multicenter, randomized controlled trial (2020)
  • Author(s): Katano T, Shimura T, Nishie H, Iwai T, Itoh K, Ebi M, Mizuno Y, Togawa S, Shibata S, Yamada T, Mizushima T, Inagaki Y, Kitagawa M, Nojiri Y, Tanaka Y, Okamoto Y, Sugiura M, Matoya S, Nagura Y, Inagaki Y, Koguchi H, Ono S, Ozeki K, Hayashi N, Takiguchi S, Kataoka H
  • Journal Title: Journal of Gastroenterology Volume: 55 Issue: 9 Pages: 858-867
  • DOI: 10.1007/s00535-020-01708-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 当院における肛門扁平上皮癌に対する治療成績の検討 (2021)
  • Author(s): 北川美香、志村貴也、片岡洋望、西垣瑠里子、尾関貴紀、岩崎弘靖、田中 守、西江裕忠、片野敬仁、尾関啓司、久保田英嗣、谷田論史
  • Organizer: GI week 2021: 第17回日本消化管学会総会学術集会
• [Presentation] 当院における肛門扁平上皮癌に対する治療成績の検討 (2021)
  • Author(s): 北川美香、志村貴也、西垣瑠里子、杉村直美、奥田悠介、尾関貴紀、岩崎弘靖、田中守、西江裕忠、片野敬仁、尾関啓司、久保田英嗣、谷田諭史、片岡洋望
  • Organizer: 第107回日本消化器病学会総会
• [Presentation] Gene mutation analysis in nonampullary duodenal epithelial tumors (2021)
  • Author(s): Shigeki Fukusada, Takaya Shimura, Yusuke Okuda, Hiroyasu Iwasaki, Mika Kitagawa, Takahito Katano, Hiromi Kataoka
  • Organizer: UEG Week Virtual 2021
• [Presentation] 当院における肛門扁平上皮癌に対する治療成績の検討 (2021)
  • Author(s): 北川美香、志村貴也、片岡洋望
  • Organizer: 第17回日本消化管学会総会