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BIG3-PHB2 complexes is required for the acquired trastuzumab-resistance of HER2-positive breast cancer

Research Project

Project/Area Number 20K08958
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

YOSHIMARU Tetsuro  徳島大学, 先端酵素学研究所, 准教授 (80424729)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 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 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsHER2陽性乳がん / BIG3-PHB2複合体 / トラスツズマブ耐性 / ペプチド創薬 / ステープル化ペプチド / がん抑制因子 / HER2陽性乳癌 / 薬剤耐性 / 足場タンパク質 / トラスツズマブ / 乳がん / ミトコンドリア / 活性酸素
Outline of Research at the Start

本研究は、HER2陽性乳がん細胞のトラスツズマブ耐性獲得におけるBIG3の機能と役割を明らかにするため、BIG3標的阻害ペプチドstERAPによりトラスツズマブ耐性関連シグナルが破綻することを想定して、耐性機序に基づいた難治性乳がんに対する新たな治療戦略を提供する。
足場タンパク質BIG3は、PP1Cαの調節サブユニットとして機能し、基質タンパク質の腫瘍抑制因子PHB2を脱リン酸化して抑制活性を喪失させる。一方、stERAPによりBIG3から遊離したPHB2が細胞ストレスに応じて多くの分子と結合することで多岐のがん関連シグナルなどを抑制する、すなわち細胞本来のブレーキ機能を活用した独創的な治療法である。

Outline of Final Research Achievements

Anti-HER2 antibody, trastuzumab, has greatly improved outcomes of patients with HER2-positive breast cancer, but the resistance acquisition remains a severe problem. We previously demonstrated that a cancer-specific scaffold protein BIG3 plays critical roles for HER2-signaling activation by inactivating tumor-suppressor prohibitin 2 (PHB2). Here we report the physiological significance of the BIG3-PHB2 complex in acquired trastuzumab-resistant breast cancers. Notably, BIG3-PHB2 complexes are transported to the plasma membrane from the trans-Golgi network of trastuzumab-resistant cells, contributing to the HER2-EGFR formation involved in trastuzumab-resistance. More importantly, treatment with peptide inhibitor targeting the BIG3-PHB2 interaction led to the remarkable inhibition of HER2-EGFR hetero dimerization, resulting in suppression of trastuzumab-resistant cell proliferation. These findings suggest that the BIG3-PHB2 complex is pivotal in acquiring trastuzumab-resistance.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

BIG3-PHB2複合体が乳がんをはじめとするがん細胞に特異的に発現していることに起因しており、BIG3-PHB2複合体の標的ペプチドstERAPは正常組織にダメージを与えることなく、がん組織特異的に作用できるため、重篤な副作用を回避できる。さらに、このペプチドは長期持続薬効を示すことから、繰り返す再発や転移による治療困難な難治性乳がん患者に対する長期的に有効な治療法となり、身体的負担の軽減によるインパクトなど多大な社会的貢献は大きい。

Report

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

    (10 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Functional genomics for breast cancer drug target discovery.2021

    • Author(s)
      Yoshimaru T, Nakamura Y, Katagiri T.
    • Journal Title

      J Hum Genet.

      Volume: 66 Issue: 9 Pages: 927-935

    • DOI

      10.1038/s10038-021-00962-6

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The survival and proliferation of osteosarcoma cells are dependent on the mitochondrial BIG3‐PHB2 complex formation2021

    • Author(s)
      Toki Shunichi、Yoshimaru Tetsuro、Matsushita Yosuke、Aihara Hitoshi、Ono Masaya、Tsuneyama Koichi、Sairyo Koichi、Katagiri Toyomasa
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 112 Issue: 10 Pages: 4208-4219

    • DOI

      10.1111/cas.15099

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] The plasma membrane BIG3-PHB2 complex contributes to the acquisition of trastuzumab-resistance in HER2-positive breast cancer.2022

    • Author(s)
      Yoshimaru T., Matsushita Y., Kosako H., Sasa M., Miyoshi Y., Katagiri T.
    • Organizer
      The 17th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 胞膜BIG3-PHB2複合体がHER2陽性乳癌のトラスツズマブ耐性獲得に必須である2022

    • Author(s)
      吉丸哲郎、松下洋輔、笹三徳、三好康雄、片桐豊雅
    • Organizer
      第81回日本癌学会学術総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] トラスツズマブ耐性HER2陽性乳がんの克服に向けたBIG3-PHB2相互作用を標的とした持続型阻害ペプチドの開発2022

    • Author(s)
      吉丸哲郎、松下洋輔、片桐豊雅
    • Organizer
      第26回日本がん分子標的治療学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] HER2陽性乳癌のトラスツズマブ耐性獲得に対するBIG3-PHB2複合体の病態生理学的役割2021

    • Author(s)
      吉丸 哲郎, 松下 洋輔, 笹 三徳, 三好 康雄, 片桐 豊雅
    • Organizer
      第80回日本癌学会学術総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] トラスツズマブ耐性HER2陽性乳がんに対するBIG3-PHB2相互作用の標的治療薬としての可能性2021

    • Author(s)
      吉丸 哲郎, 松下 洋輔, 片桐 豊雅
    • Organizer
      第25回日本がん分子標的治療学会学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] BIG3 phosphatase inactivates tumor suppressor PHB2 via tis dephosphorylation to contribute to the breast carcinogenesis2020

    • Author(s)
      Tetsuro Yoshimaru, Yosuke Matsushita, Sasa Mitsunori, Miyoshi Yasuo and Toyomasa Katagiri
    • Organizer
      The 14th International Conference on Protein Phosphatase
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] BIG3-PHB2標的治療薬によるトラスツズマブ耐性HER2陽性乳がんの克服2020

    • Author(s)
      吉丸 哲郎, 松下 洋輔, 片桐 豊雅
    • Organizer
      第24回日本がん分子標的治療学会学術集会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] BIG3-PHB2複合体の形成が,HER2陽性乳癌のトラスツズマブ耐性獲得を誘導する2020

    • Author(s)
      吉丸 哲郎, 松下 洋輔, 尾野 雅哉, 笹 三徳, 三好 康雄, 片桐 豊雅
    • Organizer
      第79回日本癌学会学術総会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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