Development of a novel method for detecting micro-pancreatic cancer using genome function analysis

• Project/Area Number: 21K08746
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55020:Digestive surgery-related
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 袴田 健一 弘前大学, 医学研究科, 教授 (30271802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石戸 圭之輔 弘前大学, 医学研究科, 准教授 (00436023) ; 三浦 卓也 弘前大学, 医学部附属病院, 講師 (30722136) ; 脇屋 太一 弘前大学, 医学研究科, 客員研究員 (50571246) ; 木村 憲央 弘前大学, 医学研究科, 講師 (60436029)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 膵癌 / Kras変異 / Liquid biopsy / リキッドバイオプシー / Kras変異遺伝子 / cfDNA / CA19-9 / プロテオミクス / 遺伝子座特異的クロマチン免疫 沈降法 / 遊離膵癌細胞 / ゲノム解析

Outline of Research at the Start

膵癌治療では、多様な画像診断法に加えて、流血中の癌細胞や癌由来の遺伝子を正確に評価して治療成績の向上を図る取り組みが行われている。本研究課題では、流血中から膵癌細胞並びにDNAを抽出し、新規遺伝子増幅法を用いて新たな膵癌検出法の確立を目指す。具体的には遺伝子座特異的ChIP法ならびにORNi-PCR法により、膵癌遺伝子を増幅させ、膵癌の悪制度評価や治療効果判定に用いることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

難治がんの代表格である膵癌の予後改善には、１）新規抗癌薬の開発、２）局所病変の確認と適切な局所治療（手術、放射線治療）の選択、３）潜在的全身病変の病勢確認法の開発、が必須である。本研究課題では現在困難である２）３）の診断の信頼性を向上させ、適時に抗がん剤による全身治療を介入することを目的に、Liquid biopsyの開発に挑んだ。内容は、新規ゲノム開発法を駆使した「微小転移検出開発」であり、当初はKras遺伝子変異の新規検出法の開発と、遊離膵癌細胞の検出によるKras変異診断の２つのテーマを掲げたが、研究の進捗の中で、前者の有用性が明らかになり、かつ臨床試験への発展が可能であったためKras遺伝子変異の新規検出法の開発と、新規に開発した検出法を用いて切除可能膵癌の切除標本のKras遺伝子変異と術前後で血清Kras遺伝子変異検出を経時的評価を行い、Liquid biopsyとしての有用性を評価することとした。併せて、予後不良例のプロテオミクス解析も行い、Liquid biopsy対象症例の絞り込みについても検討した。その中で、Kras mutation変異以外に併存する糖尿病関連のepigenetic changesが微小転移検出の新たな候補として浮上したため、各種変化と予後との関係ならびに新規検出法の開発を併せて行った。
結果、Kras遺伝子変異の検出については、KRAS G12Dに加えKRAS G12C、KRAS G12VについてcfDNA濃度を調整してサンプル検体を作成し、複数の増幅検査法で検出感度の検証を実施したのち、血漿中cfDNA濃度を調整してPCR測定の指摘条件を検証した。現在は、膵癌患者の化学療法前後の血漿を用いてKras遺伝子変異の測定、さらに切除標本でKRAS変異を確認し、KRAS変異検出によるLiquid biopsyの腫瘍動態解析の意義を継続検討している。

Research Products

• [Journal Article] Noninvasive Computed Tomography-Based Deep Learning Model Predicts In Vitro Chemosensitivity Assay Results in Pancreatic Cancer. (2024)
  • Author(s): Kanda T, Wakiya T, Ishido K, Kimura N, Nagase H, Yoshida E, Nakagawa J, Matsuzaka M, Niioka T, Sasaki Y, Hakamada K.
  • Journal Title: Pancreas Volume: 53 Issue: 1 Pages: e55-e61
  • DOI: 10.1097/mpa.0000000000002270
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Postoperative long-term outcomes of acute normovolemic hemodilution in pancreatic cancer: A propensity score matching analysis. (2024)
  • Author(s): Wakiya T, Ishido K, Kimura N, Nagase H, Kanda T, Kubota S, Fujita H, Takahashi Y, Yamamoto T, Chida K, Saito J, Hirota K, Hakamada K.
  • Journal Title: Oncol Lett Volume: 27 Issue: 5 Pages: 236-236
  • DOI: 10.3892/ol.2024.14369
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dual epigenetic changes in diabetes mellitus‐associated pancreatic ductal adenocarcinoma correlate with downregulation of E‐cadherin and worsened prognosis (2023)
  • Author(s): Hara Yutaro、Mizukami Hiroki、Yamazaki Keisuke、Yamada Takahiro、Igawa Akiko、Takeuchi Yuki、Sasaki Takanori、Kushibiki Hanae、Murakami Kotaro、Kudoh Kazuhiro、Ishido Keinosuke、Hakamada Kenichi
  • Journal Title: The Journal of Pathology: Clinical Research Volume: 9 Issue: 5 Pages: 354-366
  • DOI: 10.1002/cjp2.326
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Use of time density curves of dynamic contrast enhanced computed tomography for determination of the histological therapeutic effects of neoadjuvant chemotherapy for pancreatic ductal adenocarcinoma (2023)
  • Author(s): Goto S, Yoshizawa T, Ishido K, Seino H, Morohashi S, Ogasawara H, Kubota S, Ogasawara K, Nakamura A, Hakamada K, Kijima H.
  • Journal Title: Oncol Rep Volume: 49 Issue: 3 Pages: 61-61
  • DOI: 10.3892/or.2023.8498
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Diabetes mellitus impacts on expression of DNA mismatch repair protein PMS2 and tumor microenvironment in pancreatic ductal adenocarcinoma (2023)
  • Author(s): Pan X, Mizukami H, Hara Y, Yamada T, Yamazaki K, Kudoh K, Takeuchi Y, Sasaki T, Kushibiki H, Igawa A, Hakamada K.
  • Journal Title: J Diabetes Investig Volume: 14 Issue: 1 Pages: 132-144
  • DOI: 10.1111/jdi.13929
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Heterogeneity of metabolic adaptive capacity affects the prognosis among pancreatic ductal adenocarcinomas (2022)
  • Author(s): Kanda T, Wakiya T, Ishido K, Kimura N, Fujita H, Yoshizawa T, Goto S, Tatara Y, Kijima H, Hakamada K.
  • Journal Title: J Gastroenterol Volume: 57 Issue: 10 Pages: 798-811
  • DOI: 10.1007/s00535-022-01898-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Diabetes in humans activates pancreatic stellate cells via RAGE in pancreatic ductal adenocarcinoma. (2022)
  • Author(s): Uchida C, Mizukami H, Hara Y, Saito T, Umetsu S, Igawa A, Osonoi S, Kudoh K, Yamamoto H, Yagihashi S, Hakamada K
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 22 Issue: 21 Pages: 11716-11716
  • DOI: 10.3390/ijms222111716
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of a Biomarker-Based Scoring System Predicting Early Recurrence of Resectable Pancreatic Duct Adenocarcinoma. (2022)
  • Author(s): Ishido K, Kimura N, Wakiya T, Nagase H, Hara Y, Kanda T, Fujita H, Hakamada K.
  • Journal Title: Ann Surg Oncol Volume: 29 Issue: 2 Pages: 1281-1293
  • DOI: 10.1245/s10434-021-10866-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prediction of massive bleeding in pancreatic surgery based on preoperative patient characteristics using a decision tree. (2021)
  • Author(s): Wakiya T, Ishido K, Kimura N, Nagase H, Kubota S, Fujita H, Hagiwara Y, Kanda T, Matsuzaka M, Sasaki Y, Hakamada K.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 16 Issue: 11 Pages: e0259682-e0259682
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0259682
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Eukaryotic initiation factor 2 signaling behind neural invasion linked with lymphatic and vascular invasion in pancreatic cancer (2021)
  • Author(s): Wakiya Taiichi、Ishido Keinosuke、Kimura Norihisa、Nagase Hayato、Yoshizawa Tadashi、Morohashi Satoko、Fujita Hiroaki、Kanda Taishu、Tatara Yota、Saruwatari Junji、Kijima Hiroshi、Hakamada Kenichi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 21197-21197
  • DOI: 10.1038/s41598-021-00727-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Novel surgical challenges for unresectable pancreatic cancer (2023)
  • Author(s): Ishido K, Kimura N, Nagase H, Wakasa Y, Hakamada K
  • Organizer: 第35回日本肝胆膵外科学会学術集会
• [Presentation] The clinicopathological features of the Stage I pancreatic ductal adenocarcinoma (2023)
  • Author(s): Nagase H, Ishido K, Kimura N, Wakasa Y, Yamamoto T, Matsumoto S, Hakamada K
  • Organizer: 第35回日本肝胆膵外科学会学術集会
• [Presentation] ORNi-PCR法を応用した膵癌患者血漿中KRAS遺伝子変異高感度検出法の確立 (2023)
  • Author(s): 藤田 博陽、藤田 敏次、石戸圭之輔、木村 憲央、長瀬 勇人、袴田 健一、藤井 穂高
  • Organizer: 第78回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] 浸潤性膵管癌における2型糖尿病長期罹患とDNMT1発現との関連 (2023)
  • Author(s): 山﨑 慶介、水上 浩哉、竹内 祐貴、山田 貴大、工藤 和洋、袴田 健一
  • Organizer: 第78回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] 局所進行切除不能膵癌における有効なconversion surgeryの条件検討 (2023)
  • Author(s): 石戸圭之輔、木村 憲央、長瀬 勇人、若狭 悠介、袴田 健一
  • Organizer: 第78回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] Harmony across boundaries. Challenges beyond borders. (2023)
  • Author(s): Hakamada K
  • Organizer: 第78回日本消化器外科学会総会
  • Invited
• [Presentation] A study of risk factors related to new diabetes mellitus after pancreatectomy (2023)
  • Author(s): Ishido K, Fujita H, Kimura N, Nagase H, Wakasa Y, Hakamada K
  • Organizer: The 34th IASGO World Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Association of long-term type 2 diabetes mellitus with DNMT1 in pancreatic ductal carcinoma. (2023)
  • Author(s): Yamazaki K, Kimura N, Ishido K, Nagase H, Wakasa Y, Yamada T, Ogasawara K, Takeuchi Y, Mizukami H, Hakamada K
  • Organizer: 9TH Biennial Congress of the Asian-Pacific Hepato-pancreato-Biliary Association
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 膵癌オリゴメタスターシス治療における現状と展望 (2023)
  • Author(s): 袴田健一
  • Organizer: 第31回日本消化器関連学会週間（JDDW2023）
  • Invited
• [Presentation] CA19-9高値膵癌の悪性度に関与する分子機構の解明 (2022)
  • Author(s): 神田大周、脇屋太一、石戸圭之輔、木村憲央、長瀬勇人、桑田大輔、市澤愛郁、千田航平、藤田博陽、袴田健一
  • Organizer: 第122回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 膵星幹細胞に着目した革新的間質細胞治療の開発 (2022)
  • Author(s): 原裕太郎、水上浩哉、工藤和洋、木村憲央、石戸圭之輔、袴田健一
  • Organizer: 第122回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] Enhancement of glycolytic system is associated with the malignant potential of PDAC with high CA19-9 levels (2022)
  • Author(s): Kanda T, Wakiya T, Ishido K, Kimura N, Nagase H, Suto A, Fujita H, Saegusa Y, Tatara Y, Yoshizawa T, Goto S, Kijima H, Hakamada K
  • Organizer: 第26回国際膵臓学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Single cell rna sequencing reveals heterogeneity and rare population of PDAC with high CA19-9 level (2022)
  • Author(s): Hara Y, Mizukami H, Yamada T, Yamazaki K, KImura N, Ishido K, Hakamada K
  • Organizer: 第26回国際膵臓学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CA19-9高値膵癌の悪性度に与える分子機構の解明（続報） (2022)
  • Author(s): 神田大周、脇屋太一、石戸圭之輔、木村憲央、長瀬勇人、桑田大輔、藤田博陽、須藤亜希子、市澤愛郁、袴田健一
  • Organizer: 第77回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] 膵癌の予後を決める E-cadherin は CDH1 メチル化と miR-100-5p により制御される (2021)
  • Author(s): 原 裕太郎、水上 浩哉、竹内 祐貴、木村 憲央、石戸圭之輔、袴田 健一
  • Organizer: 第52回日本膵臓学会大会
• [Presentation] 切除不能局所進行膵癌に対する conversion surgery のベストタイミング (2021)
  • Author(s): 石戸圭之輔、木村 憲央、脇屋 太一、長瀬 勇人、袴田 健一
  • Organizer: 第52回日本膵臓学会大会