Development of combination therapy with molecular targeted drugs and internal/external radiation therapy for thyroid cancer

• Project/Area Number: 20K18269
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: SAKAI Haruka 関西医科大学, 医学部, 研究員 (80757609)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 甲状腺癌 / 外照射 / I-131 / 分子標的薬 / レンバチニブ / 併用療法 / 放射線療法 / 分子標的薬併用放射線療法 / 放射性ヨウ素内用療法

Outline of Research at the Start

切除不能進行甲状腺癌の治療法として放射性ヨウ素（I-131）内用療法や分子標的薬（VEGFRやFGFRを阻害するレンバチニブなど）があり、それぞれ単独で用いられ一定の延命効果を示すものの十分とは言えない。本研究では、甲状腺癌細胞株とゼノグラフトモデルを用いた基礎研究をおこない、分子標的薬（レンバチニブ）と放射線療法（外照射あるいはI-131の内照射）の相乗効果を検討する。本研究の発展により、進行甲状腺癌に対する新しい分子標的薬併用放射線療法の開発とその臨床応用を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focus on the synergistic effects of radiation therapy and lenvatinib, a molecularly targeted drug, on thyroid cancer and investigate a preclinical study on the antitumor effect and its mechanism of combination therapy. In experiments using thyroid cancer cell lines (K1, FTC-133) and their xenograft mice, we demonstrated that the combination therapy with external beam radiation and lenvatinib achieved a high antitumor effect, induced by apoptosis, cell cycle arrest in the G2/M phase, and an elevated concentration of lenvatinib in the irradiated tumor cells. The development of this study could lead to the establishment of a new combination therapy with molecular-targeted drugs and radiation therapy and its clinical application for refractory thyroid cancers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

乳頭癌や濾胞癌などの分化型甲状腺癌は一般的に予後良好であるが、再発・転移性甲状腺癌の予後は不良である。分子標的薬や放射線治療（外照射、放射性ヨウ素内用療法）は単独でのみ用いられるがその治療効果は限定的であり、新たな治療法の開発が望まれている。分子標的薬と放射線治療を併用することで、より高い治療効果が得られ、再発・転移を伴う難治性甲状腺癌でも根治できる可能性がありその社会的意義は大きいと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Efficacy of Combination Therapy with Lenvatinib and Radioactive Iodine in Thyroid Cancer Preclinical Model (2022)
  • Author(s): Kensuke Suzuki, Hiroshi Iwai, Keita Utsunomiya, Yumiko Kono, Tadashi Watabe, Yoshiki Kobayashi, Dan Van Bui, Shunsuke Sawada, Yasutaka Yun, Akitoshi Mitani, Kenta Fukui, Haruka Sakai, Hanh Hong Chu, Nguyen Manh Linh, Noboru Tanigawa and Akira Kanda
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23(17) Issue: 17 Pages: 9872-9872
  • DOI: 10.3390/ijms23179872
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Potential of combination therapy with lenvatinib and radiation for thyroid cancer (2022)
  • Author(s): 鈴木 健介，岩井 大，宇都宮 啓太，河野 由美子，小林 良樹，尹 泰貴, 三谷 彰俊，福井 研太，酒井 遥，谷川 昇，神田 晃
  • Journal Title: The Journal of Kansai Medical University Volume: 73 Issue: 0 Pages: 1-5
  • DOI: 10.5361/jkmu.73.1
  • ISSN: 0022-8400, 2185-3851
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] レンバチニブ併用放射線療法を用いた甲状腺癌治療に向けての基礎研究 (2022)
  • Author(s): 鈴木 健介, 岩井 大, 宇都宮 啓太, 河野 由美子, 小林 良樹, Dan Van Bui, 澤田 俊輔, 尹 泰貴, 三谷 彰俊, 福井 研太, 酒井 遥, 谷川 昇, 神田 晃
  • Journal Title: 耳鼻咽喉科ニューロサイエンス Volume: 35 Pages: 73-75
• [Presentation] 基礎研究からみた甲状腺癌に対するレンバチニブ併用放射線療法の可能性 (2021)
  • Author(s): 鈴木 健介，岩井 大，宇都宮 啓太，河野 由美子，三谷 彰俊，酒井 遥，福井 研太，谷川 昇
  • Organizer: 第57回日本医学放射線学会秋季臨床学会（シンポジウム）
  • Invited
• [Presentation] レンバチニブ併用放射線療法を用いた甲状腺癌治療に向けての基礎研究 (2021)
  • Author(s): 鈴木 健介，岩井 大，宇都宮 啓太，河野 由美子，小林 良樹，Dan Van Bui，澤田 俊輔，尹 泰貴，三谷 彰俊，福井 研太，酒井 遥，谷川 昇，神田 晃
  • Organizer: 第38回耳鼻咽喉科ニューロサイエンス研究会