Role of BMP signaling in tumor progression in pancreatic cancer using genetically engineered mouse model

• Project/Area Number: 21K07888
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 宮林 弘至 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (50634961)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊地知 秀明 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (70463841)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: BMP / 膵癌 / マウスモデル / BMPシグナル

Outline of Research at the Start

膵臓特異的な遺伝子改変マウスにおいて、Tgfbr2とSmad4のknockout(KO)の違いにより得られる表現型が明らかに異なることから、この表現型の相違にはSMAD4を共有するTGF-bファミリーのBMPシグナルの関与が示唆された。BMPシグナルは癌に対し促進的か抑制的か、いまだ解明されていない点も多いため、 我々はKras+Tgfbr2KO膵発癌モデルにおいてBmpr2をKOしたKras+Tgfbr2KO+Bmpr2KOモデルを作成し、膵癌の発癌および進展におけるBMPシグナルの寄与を検討する。

Outline of Annual Research Achievements

膵癌は難治癌の最たるものであり、その病態の解明・治療法の開発は急務である。膵癌の発癌および進展のメカニズムを理解するため、膵臓特異的な遺伝子改変マウスによる、ヒトの膵癌をよく模倣する膵癌モデルが作成されてきた。同じTGF-b-SMADシグナルの中で、 Tgfbr2とSmad4のknockout(KO)の違いにより得られる 表現型が明らかに異なることから、この表現型の相違にはSMAD4を共有するTGF-bファミリーのBMPシグナルの関与が示唆された。BMPシグナルは癌に対し促進的か抑制的か、いまだ解明されていない点も多いため、 我々は膵癌の発癌および進展におけるBMPシグナルの寄与を検討した。 BMPの膵発癌への影響を検討するため、恒常活性型KrasG12D発現(PanIN)マウスではPanINが3週頃より形成されるが、セルレインで膵炎を誘発するとADM・PanIN形成が促進されるモデルが報告されており、セルレイン誘発によりADM形成が亢進し、ADM領域にてBMPシグナルを示すSMAD1/5/8リン酸化が亢進していることを示し、発癌におけるBMPシグナルの重要性を示した。またこれまで使用していたマウス細胞株がB6マウスに移植できないものであったため、B6バックグラウンドの細胞株の樹立に向けてオルガノイドを樹立した。このマウス細胞株を正常免疫のB6マウスに移植することで、BMPシグナルと免疫細胞を含めた間質への影響を調べることができる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

BMPの膵発癌への影響について、セルレイン誘発性ADMにおけるBMPシグナルの関与を検討するために、マウス数を増やして検討し、BMPシグナルがADM形成に重要であることを示した。 BMPの膵癌進展への影響について、BMPシグナルやBMPで誘導されるP-Selectinが腫瘍の進展に重要であることをin vivoで示していたが、免疫抑制マウスを用いた検討であったため、正常免疫のB6マウスにて検討するために、B6バックグラウンドのマウス細胞を樹立している。これにより免疫細胞を含めた間質へのBMPシグナルの影響の検討が可能となる。
以上より、研究は順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

BMPの膵発癌への影響を検討するため、遺伝子改変マウスを用いてBMPR2ノックアウトにおける膵発癌への影響を調べる。
BMPの膵癌進展への影響を検討するた め、遺伝子改変マウスを用いてBMPR2ノックアウトの、増殖マーカー(Ki67)やERKリン酸化への影響や、間質への影響を免疫染色などで検討する。このマウスからB6バックグラウンドの細胞株を樹立中であり、細胞株を正常免疫のB6マウスへ移植したマウスモデルを用いて膵癌進展への影響を検討する。またBMPの治療可能性を検討するため、BMP阻害剤やP-selectin阻害剤の影響を検討する。