Mechanisms analysis of lung cancer suppression and cell death by an autophagy inducible gene BHLHE41.

• Project/Area Number: 21K07129
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 50010:Tumor biology-related
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 古川 龍彦 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (40219100)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河原 康一 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (00400482) ; 山本 雅達 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (40404537)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: BHLHE41 / オートファジー / 細胞死 / アポトーシス / 非小細胞肺癌 / MYC / BAX / 肺がん / 腫瘍発生

Outline of Research at the Start

BHLHE41は転写因子としてサーカディアンリズムや細胞分化の制御など多彩な場面での役割が報告されている。我々はこれまでの解析からBHLHE41は肺がんの早期の悪性化に関与している腫瘍抑制分子であることを示す結果を得てきた。
本研究では① BHLHE41発現の誘導で肺がん細胞におこるオートファジー細胞死の機構を解析し、BHLHE41の直接の機能を明らかにする。② 肺がん悪性化進行過程でのBHLHE41の悪性化抑制機構 ③ 肺がん悪性化進行過程でのBHLHE41タンパク質の発現抑制機構を調べる。
これらを通じて肺がんの早期の進展でのオートファジー細胞死の役割を明らかにし、最終的には肺がんの新規の治療標的の同定を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

我国では肺がんは現在も増加し、がんの死亡原因の一位であり、発生機構の解明と革新的治療法の開発が求められている。
BHLHE41はサーカディアンリズムの制御や細胞の分化などで働く抑制性の転写制御因子として知られる。我々は手術検体177例の解析からBHLHE41タンパク質の発現が正常細胞、早期の非浸潤的肺がん細胞に限られており、BHLHE41の腫瘍部での発現は患者の予後良好（P＝0.00992）と相関があること、BHLHE41のが肺がん細胞株にオートファジー細胞死を誘導することを見出した。これらからBHLHE41は肺がん発生の早期に不活化されるがん抑制分子として機能している。BHLHE41によるオートファジ細胞死誘導の過程でアポトーシスは抑制される。アポトーシスに働くBAX遺伝子はTP53の安定化によって発現が誘導されるが、TP53野生型の肺腺がん細胞においてBHLHE41の発現下ではTP53たんぱく質発現は上昇したが、BAXのmRNAとたんぱく質の発現は逆に減少した。TP53変異型の肺がん細胞株でもBHLHE41発現によるBAXの発現の減少が観察された。肺がん細胞でBAX 5’UTRのルシフェラーゼ解析とCHIPアッセイの結果から、TP53とがん遺伝子MYCがBAXの発現誘導に働いていることBHLHE41がMYCと競合してBAXの発現を抑制している結果を得た。さらにBHLHE41は他のMYCターゲット分子の発現を低下させる結果から、BHLHE41はMYCの機能を阻害する分子として機能していることが分かってきた。
肺気管支上皮の不死化細胞であるHBEC3を用いて、ドキシサイクリン依存的な変異型RASの発現する細胞株を名古屋大学佐藤光男教授らが樹立しており、細胞の受領のための手続きを終え、同細胞を用いてBHLHE41の発がん誘導に与える効果の解析の計画を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Approach to Functions of BHLHE41/DEC2 in Non-Small Lung Cancer Development (2023)
  • Author(s): Furukawa Tatsuhiko、Mimami Kentaro、Nagata Toshiyuki、Yamamoto Masatasu、Sato Masami、Tanimoto Akihide
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 24 Issue: 14 Pages: 11731-11731
  • DOI: 10.3390/ijms241411731
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Acteoside from Conandron ramondioides Reduces Microcystin-LR Cytotoxicity by Inhibiting Intracellular Uptake Mediated by OATP1B3. (2023)
  • Author(s): Takumi S, Hashimoto K, Tomioka M, Sato M, He W, Komatsu Y, Aoki S, Ikeda R, Shiozaki K, Furukawa T, Komatsu M
  • Journal Title: Planta Med. Volume: 88 Issue: 06 Pages: 616-623
  • DOI: 10.1055/a-1978-8768
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metabolic reprograming of cancer as a therapeutic target. (2022)
  • Author(s): Furukawa T, Tabata S, Minami K, Yamamoto M, Kawahara K, Tanimoto A
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta Gen Subj Volume: 1867 Issue: 3 Pages: 130301-130301
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2022.130301
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nucleolar Stress Response via Ribosomal Protein L11 Regulates Topoisomerase Inhibitor Sensitivity of p53-Intact Cancers (2022)
  • Author(s): Ishihara Y, Nakamura K, Nakagawa S, Okamoto Y, Yamamoto M, Furukawa T, Kawahara K
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 23 Issue: 24 Pages: 15986-15986
  • DOI: 10.3390/ijms232415986
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Association between Dysfunction of the Nucleolar Stress Response and Multidrug Resistance in Pediatric Acute Lymphoblastic Leukemia (2022)
  • Author(s): Nakagawa S, Kawahara K, Okamoto Y, Kodama Y, Nishikawa T, Kawano Y, Furukawa T
  • Journal Title: Cancers (Basel) Volume: 14 Issue: 20 Pages: 5127-5127
  • DOI: 10.3390/cancers14205127
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clinical significance of ALKBH4 expression in non-small cell lung cancer. (2022)
  • Author(s): Aoki M, Ueda K, Kamimura G, Iwamoto Y, Ikehata M, Tabata K, Sakagami Y, Morizono S, Tokunaga T, Umehara T, Harada-Takeda A, Maeda K, Nagata T, Kariatsumari K, Furukawa T, Tsujikawa K, Sato M.
  • Journal Title: Transl Cancer Res. Volume: 11 Issue: 7 Pages: 2040-2049
  • DOI: 10.21037/tcr-22-39
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] BHLHE41/DEC2 Expression Induces Autophagic Cell Death in Lung Cancer Cells and Is Associated with Favorable Prognosis for Patients with Lung Adenocarcinoma. (2021)
  • Author(s): Toshiyuki Nagata, Kentaro Minami, Masatatsu Yamamoto, Tsubasa Hiraki, Masashi Idogawa, Katsumi Fujimoto, Shun Kageyama, Kazuhiro Tabata, Kohichi Kawahara, Kazuhiro Ueda, Ryuji Ikeda, Yukio Kato, Masaaki Komatsu, Akihide Tanimoto, Tatsuhiko Furukawa, Masami Sato
  • Journal Title: International journal of molecular sciences Volume: 22 Issue: 21 Pages: 11509-11509
  • DOI: 10.3390/ijms222111509
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Significance of Mitochondrial DNA Haplogroup on Epidermal Growth Factor Receptor Mutation in Japanese Patients With Lung Adenocarcinoma. (2021)
  • Author(s): Otsuka T, Ueda K, Furukawa T, Koriyama C, Inoue I, Sato M.
  • Journal Title: Anticancer Res. Volume: 41 Issue: 8 Pages: 3997-4004
  • DOI: 10.21873/anticanres.15197
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ALKBH4 promotes tumourigenesis with a poor prognosis in non-small-cell lung cancer. (2021)
  • Author(s): Kentaro Jingushi,Masaya Aoki,Kazuhiro Ueda,Takahiro Kogaki,Masaya Tanimoto,Yuya Monoe,Masayuki Ando,Takuya Matsumoto,Kentaro Minami,Yuko Ueda,Kaori Kitae,Hiroaki Hase,Toshiyuki Nagata,Aya Harada-Takeda,Masatatsu Yamamoto,Kohichi Kawahara,Kazuhiro Tabata,Tatsuhiko Furukawa,Masami Sato,Kazutake Tsujikawa
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 8677-8677
  • DOI: 10.1038/s41598-021-87763-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of a highly sensitive method for the quantitative analysis of modified nucleosides using UHPLC-UniSpray-MS/MS (2021)
  • Author(s): Kogaki T, Ohshio I, Ura H, Iyama S, Kitae K, Morie T, Fujii S, Sato S, Nagata T, Takeda AH, Aoki M, Ueda K, Minami K, Yamamoto M, Kawahara K, Furukawa T, Sato M, Ueda Y, Jingushi K, Tozuka Z, Saigusa D, Hase H, Tsujikawa K.
  • Journal Title: J Pharm Biomed Anal. Volume: 197 Pages: 113943-113954
  • DOI: 10.1016/j.jpba.2021.113943
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Combination of hydroxyurea and tranilast suppresses gemcitabine resistance induced by ribonucleotide reductase M1 in gemcitabine-resistant cells (2020)
  • Author(s): Shinagawa N, Minami K, Ishida T, Hijioka H, Yamamoto M, Kawahara K, Furukawa T, Nakamura N
  • Journal Title: Oral Sci Int Volume: - Issue: 3 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1002/osi2.1096
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 癌抑制遺伝子p53を制御する機構を利用し た新たな癌分子標的治療薬の創生 (2023)
  • Author(s): 河原 康一、石原 由香、古川 龍彦
  • Organizer: 日本薬学会第143年会
• [Presentation] ucleolar stress response predicts sensitivity to anticancer therapy, ANNUAL CONGRESS OF THE EUROPEAN ASSOCIATION FOR CANCER RESEARCH (2023)
  • Author(s): Kohichi Kawahara, Shunsuke Nakagawa, Yasuhiro Okamoto, Tatsuhiko Furukawa
  • Organizer: ANNUAL CONGRESS OF THE EUROPEAN ASSOCIATION FOR CANCER RESEARCH
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] P53経路を活性化する新たながん分子標的治療薬の開発 (2023)
  • Author(s): 河原康一、古川龍彦
  • Organizer: 第 82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Nucleolar stress response predicts sensitivity to anticancer therapy (2023)
  • Author(s): Kohichi Kawahara, Shunsuke Nakagawa, Yasuhiro Okamoto, Tatsuhiko Furukawa
  • Organizer: 10th MDM2 workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] P53経路を活性化する核小体ストレス応答を利用した新規が ん分子標的治療 (2023)
  • Author(s): 河原康一、古川龍彦
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
• [Presentation] がん抑制遺伝子P53を制御する機構を利用したがん分子標的治療薬の開発の試み (2022)
  • Author(s): 河原康一、石原由香、古川龍彦
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会
• [Presentation] FMNL1の発現は悪性膠芽腫の運動性と浸潤性に関わる予後不良因子である (2022)
  • Author(s): 古川龍彦、河原康一、南謙太朗
  • Organizer: 第26回日本がん分子標的治療学会
• [Presentation] 抗がん剤治療の感受性を左右する核小体のストレス応答の役割解明 (2022)
  • Author(s): 河原康一、古川龍彦
  • Organizer: 第26回日本がん分子標的治療学会
• [Presentation] オートファジ―誘導遺伝子BHLHE41の抗腫瘍活性 (2022)
  • Author(s): 古川龍彦、南謙太朗、永田俊之、山本雅達、河原康一、蔭山 俊、小松勝明、佐藤雅美
  • Organizer: 第8回がんと代謝研究会
• [Presentation] 核小体ストレス応答機構によるトポイソメラーゼ阻害剤のがん治療感受性の制御の解明 (2022)
  • Author(s): 河原 康一、古川龍彦
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] インテグリンβ5-FARP1-CDC42経路を通じた胃癌細胞の浸潤性の制御とその阻害 (2022)
  • Author(s): 古川龍彦、山本雅達、河原康一、南謙太朗
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会
• [Presentation] インテグリンβ５阻害剤はFARP1-CDC42経路を通じて胃がんの浸潤性を低下させる (2022)
  • Author(s): 古川龍彦、南 謙太朗、河原康一、山本雅達
  • Organizer: 第95回 日本薬理学会年会
• [Presentation] FARP1はインテグリンαvβ5に結合し、その発現上昇は進行胃がんの予後に関わる (2021)
  • Author(s): 古川 龍彦、南 謙太朗、山本雅達、河原康一
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Remarks] 分子腫瘍学研究内容
  • URL: https://www3.kufm.kagoshima-u.ac.jp/moloncl2/Research.html