三次元腫瘍オルガノイド評価系により見出された新規癌転移抑制化合物の創薬展開

• Project/Area Number: 20K09904
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57020:Oral pathobiological science-related
• Research Institution: Hiroshima Institute of Technology (2021-2022); Okayama University (2020)
• Principal Investigator: 十川 千春 広島工業大学, 生命学部, 教授 (10253022)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡元 邦彰 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (10311846) ; 江口 傑徳 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (20457229) ; 河合 穂高 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (10803687) ; 青山 絵理子 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (10432650)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• 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: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 薬剤スクリーニング / 細胞外小胞 / 三次元培養 / 腫瘍オルガノイド / 創薬 / 循環腫瘍細胞 / 癌転移 / 癌抑制薬

Outline of Research at the Start

これまで、癌転移抑制薬のシーズ探索に着手し、三次元腫瘍オルガノイドモニタリングによる、独自の多元薬物評価系を確立してきた。本研究課題は、現在までに見出したヒット化合物をもとに、新規癌転移抑制薬開発に向けた創薬展開を行うことを目的とする。ヒット化合物のさらなるブラッシュアップのため、腫瘍微小環境制御、特に血液循環腫瘍細胞やエクソソームに対する効果を評価可能な高次アッセイ系を構築する。そして、ヒット化合物の作用機序解明による標的分子の同定と、ヒット化合物の構造展開を進め、リード化合物の創製を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

癌の悪性化、転移および再発を制御するには、分子機序の解明と有効な抗腫瘍薬の開発が不可欠である。近年、癌の悪性化には癌細胞を取りまく腫瘍微小環境が影響するといわれ、癌細胞のみならず腫瘍微小環境を制御する因子も標的分子の候補に入れた検討が必要である。本研究課題では、三次元腫瘍オルガノイド形成とMMP9発現をモニタリングすることによる、独自の多元薬物評価系によって見出したヒット化合物をもとに、新規癌転移抑制薬開発に向けた創薬展開を行うことを目的とする。これまで、得られたヒット化合物のさらなるブラッシュアップのため、腫瘍微小環境に対する薬剤の効果を評価可能な高次アッセイ系の構築を行ってきた。免疫系細胞が分泌する細胞外小胞（EV）の腫瘍細胞に対する影響をモニタリング可能なシステムを構築し、得られた成果として、免疫系細胞が分泌する一部の大きさのEVが口腔癌細胞へ取り込まれると癌細胞の生存率を低下させることを明らかにした。さらに、令和４年度はこれまでに抗腫瘍効果の見られたヒット化合物のEV分泌への影響を検討するとともに、データベース解析を応用したヒット化合物のターゲット分子探索を行った。分子ドッキング法を用いた解析では、ヒット化合物の従来のターゲット分子以外の結合分子を見出すことが出来なかった。オルガノイド形成、MMP9発現調節、EV放出などを制御する因子を中心にターゲット分子の探索を継続する。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

令和3年4月より研究代表者は岡山大学から広島工業大学へ移動した。研究を進めるために必要な細胞培養装置やエクソソーム精製のための設備設置に時間を要したため、当初計画より遅れが生じている。

Strategy for Future Research Activity

本研究では、独自の多元薬物評価系スクリーニングによって得たヒット化合物をもとに、新規癌転移抑制薬開発に向けた創薬展開を行うことを目的とする。さらにヒット化合物の作用機序解明を進める。これまでの検討でいくつかの候補標的分子が挙がっており、これら分子の発現変動解析および、EV調節因子が標的である可能性を見据え、データベース解析も取り入れリード化合物創成へと発展させる予定である。また、同定した標的分子の機能性に基づいたアッセイ系の構築とハイスループット化を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Rab34 plays a critical role as a bidirectional regulator of osteoclastogenesis (2022)
  • Author(s): Feng Yunxia、Tran Manh Tien、Lu Yanyin、Htike Kaung、Okusha Yuka、Sogawa Chiharu、Eguchi Takanori、Kadowaki Tomoko、Sakai Eiko、Tsukuba Takayuki、Okamoto Kuniaki
  • Journal Title: Cell Biochemistry and Function Volume: 40 Issue: 3 Pages: 263-277
  • DOI: 10.1002/cbf.3691
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] HSP90 drives the Rab11a-mediated vesicular transport of the cell surface receptors in osteoclasts (2022)
  • Author(s): Tran MT, Okusha Y, Feng Y, Sogawa C, Eguchi T, Kadowaki T, Sakai E, Tsukuba T, Okamoto K
  • Journal Title: Cell Biochem Funct Volume: 40（8） Issue: 8 Pages: 838-855
  • DOI: 10.1002/cbf.3745
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exosome-Based Molecular Transfer Activity of Macrophage-Like Cells Involves Viability of Oral Carcinoma Cells: Size Exclusion Chromatography and Concentration Filter Method (2021)
  • Author(s): Lu Y, Eguchi T, Sogawa C, Taha EA, Tran MT, Nara T, Wei P, Fukuoka S, Miyawaki T, Okamoto K
  • Journal Title: Cells Volume: 10 Issue: 6 Pages: 1328-1328
  • DOI: 10.3390/cells10061328
  • NAID: 120007099349
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A novel role of HSP90 in regulating osteoclastogenesis by abrogating Rab11b-driven transport (2021)
  • Author(s): Tran Manh Tien、Okusha Yuka、Feng Yunxia、Sogawa Chiharu、Eguchi Takanori、Kadowaki Tomoko、Sakai Eiko、Tsukuba Takayuki、Okamoto Kuniaki
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research Volume: 1868 Issue: 10 Pages: 119096-119096
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2021.119096
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Extracellular Vesicles Enriched with Moonlighting Metalloproteinase Are Highly Transmissive, Pro-Tumorigenic, and Trans-Activates Cellular Communication Network Factor (CCN2/CTGF): CRISPR against Cancer (2020)
  • Author(s): Okusha Y, Eguchi T, Tran MT, Sogawa C, Yoshida K, Itagaki M, Taha EA, Ono K, Aoyama E, Okamura H, Kozaki KI, Calderwood SK, Takigawa M, Okamoto K.
  • Journal Title: Cancers Volume: 12 Issue: 2 Pages: 881-881
  • DOI: 10.3390/cells10020344
  • NAID: 120006860095
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Knockout of MMP3 Weakens Solid Tumor Organoids and Cancer Extracellular Vesicles (2020)
  • Author(s): Taha EA, Sogawa C, Okusha Y, Kawai H, Oo MW, Elseoudi A, Lu Y, Nagatsuka H, Kubota S, Satoh A, Okamoto K, and Eguchi T
  • Journal Title: Cancers (Basel). Volume: 12(5). Issue: 5 Pages: 1260-1260
  • DOI: 10.3390/cancers12051260
  • NAID: 120006864120
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Triple knockdown of CDC37, HSP90-alpha, and HSP90-beta diminishes extracellular vesicles-driven malignancy events and macrophage M2 polarization in oral cancer. (2020)
  • Author(s): Ono K, Sogawa C, Kawai H, Tran MT, Taha EA, Lu Y, Oo MW, Okusha Y, Okamura H, Ibaragi S, Takigawa M, Kozaki K, Nagatsuka H, Sasaki A, Okamoto K, Calderwood SK, Eguchi T
  • Journal Title: J Extracell Vesicles Volume: in press Issue: 1 Pages: 1769373-1769373
  • DOI: 10.1080/20013078.2020.1769373
  • NAID: 120006956812
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rab11A Functions as a Negative Regulator of Osteoclastogenesis through Dictating Lysosome-Induced Proteolysis of c-fms and RANK Surface Receptors. (2020)
  • Author(s): Okusha Y, Tran MT, Itagaki M, Sogawa C, Eguchi T, Okui T, Kadowaki T, Sakai E, Tsukuba T, Okamoto K.
  • Journal Title: Cells Volume: 9 Issue: 11 Pages: 2384-2384
  • DOI: 10.3390/cells9112384
  • NAID: 120006941059
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] . The Inhibitory Role of Rab11b in Osteoclastogenesis through Triggering Lysosome-Induced Degradation of c-Fms and RANK Surface Receptors. (2020)
  • Author(s): Tran MT, Okusha Y, Feng Y, Morimatsu M, Wei P, Sogawa C, Eguchi T, Kadowaki T, Sakai E, Okamura H, Naruse K, Tsukuba T, Okamoto K
  • Journal Title: Int. J. Mol. Sci. Volume: 21 Issue: 24 Pages: 9352-9352
  • DOI: 10.3390/ijms21249352
  • NAID: 120006952291
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research