Development of new treatment strategies for osteosarcoma using induced osteosarcoma stem cells

• Project/Area Number: 21K09250
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 河本 旭哉 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (30420558)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青井 貴之 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 教授 (00546997) ; 竹森 俊幸 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (20884456) ; 森下 雅之 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (30814321) ; 深瀬 直政 神戸大学, 医学研究科, 特命助教 (60579324) ; 原 仁美 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (40437489) ; 澤田 良子 神戸大学, 医学部附属病院, 特定助教 (30648308) ; 秋末 敏宏 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (90379363)
• 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: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 骨肉腫 / 肉腫幹細胞 / がん幹細胞 / 治療標的 / SPRR1A / 骨肉腫幹細胞

Outline of Research at the Start

骨軟部肉腫は，発生率が人口10万人あたり3人未満の希少がんであり，その多くが治療抵抗性であり，再発・転移症例においては今日でも治療に難渋することが多い．近年，様々ながん種でがん幹細胞の存在が報告され，がんの再発・転移，治療抵抗性への関与が示唆されている．
我々はiPS細胞作製と同様の遺伝子を既存の骨肉腫細胞株に導入することで，がん幹細胞・骨肉腫両方の特性を併せ持つ人工骨肉腫幹細胞を作製することに成功した．本研究で，我々が作製に成功した人工骨肉腫幹細胞を用いて，骨肉腫の再発・転移，治療抵抗性に関わる因子の発見や治療標的となる因子を同定し，より強力・効果的な新規治療を開発することにある．

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，我々が初めて作成に成功した人工骨肉腫幹細胞を用いて，骨肉腫の腫瘍発生・増生，再発・転移，治療抵抗性に関わる因子を解明することである．さらに，得られた結果を用いて臨床的に応用可能な治療標的を同定し，新規治療開発を行うことを目指す．
ヒト骨肉腫由来細胞株MG63にレトロウイルスベクターを用いてOCT3/4，KLF4，SOX2の3遺伝子を導入して作成した人工骨肉腫幹細胞MG-OKSと，同様の方法でGFPのみを導入して作成したコントロール細胞MG-GFPを用いて，両細胞における幹細胞関連マーカー，細胞増殖能，細胞遊走能，スフェア形成能等幹細胞特性の検討を行った．MG-OKSでは幹細胞関連マーカーの発現上昇，細胞増殖能低下，細胞遊走能上昇，スフェア形成能上昇がみられ，幹細胞特性を有していた．網羅的遺伝子解析では，MG-OKSにおいてMG-GFPおよび親細胞株MG-63よりも10倍以上発現上昇をみとめた遺伝子が200個以上検出された．Gene ontologyにて発現上昇の確認された遺伝子群の中で悪性腫瘍との関連が報告されているSPRR1A遺伝子に着目した．siRNAを用いてMG-OKSで発現阻害したところ，細胞形態の変化，細胞増殖能および遊走能の低下，in vivoでの腫瘍生着・増生能の低下をみとめた．
SPRR1Aはヒト上皮角化肥厚膜に含まれる膜タンパク質である．間葉系細胞由来の骨肉腫には本来関係しないと考えられる遺伝子であり，腫瘍関連では乳がんや大腸がんの予後予測マーカーとしての報告されているが,管見の限り骨肉腫での研究の報告はない．今回，骨肉腫におけるSPRR1Aの機能について検討し，細胞形態，細胞増殖能・遊走能など腫瘍形成に関与している可能性が示唆された．今後さらなる研究によって骨肉腫に対する新たな治療標的になることが期待される．

Research Products

• [Journal Article] Clinical Characteristics and Surgical Outcomes of Metastatic Spine Tumors in the Very Elderly: A Prospective Cohort Study in a Super-Aged Society (2023)
  • Author(s): Kanda Yutaro、Kakutani Kenichiro、Sakai Yoshitada、Miyazaki Kunihiko、Matsuo Tomoya、Yurube Takashi、Takeoka Yoshiki、Ohnishi Hiroki、Ryu Masao、Kumagai Naotoshi、Kuroshima Kohei、Hiranaka Yoshiaki、Kawamoto Teruya、Hara Hitomi、Hoshino Yuichi、Hayashi Shinya、Akisue Toshihiro、Kuroda Ryosuke
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 12 Issue: 14 Pages: 4747-4747
  • DOI: 10.3390/jcm12144747
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Outcomes of palliative surgery for bone metastasis of metastatic renal cell carcinoma in the era of targeted therapy (2023)
  • Author(s): Hara Hitomi、Kawamoto Teruya、Fukase Naomasa、Sawada Ryoko、Fujiwara Shuichi、Yahiro Shunsuke、Miyamoto Tomohiro、Terakawa Tomoaki、Mifune Yutaka、Hoshino Yuichi、Kakutani Kenichiro、Matsumoto Tomoyuki、Matsushita Takehiko、Niikura Takahiro、Kuroda Ryosuke、Akisue Toshihiro
  • Journal Title: European Journal of Surgical Oncology Volume: 49 Issue: 5 Pages: 928-933
  • DOI: 10.1016/j.ejso.2022.11.094
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CYP1A1 Is a Useful Diagnostic Marker for Angiofibroma of Soft Tissue (2023)
  • Author(s): Uemura Kotaro、Komatsu Masato、Hara Shigeo、Kawamoto Teruya、Bitoh Yuko、Itoh Tomoo、Hirose Takanori
  • Journal Title: American Journal of Surgical Pathology Volume: 47 Issue: 5 Pages: 547-557
  • DOI: 10.1097/pas.0000000000002029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multicenter study on atypical femoral fractures in patients with bone metastases taking bone- modifying agents (2023)
  • Author(s): Fukui Tomoaki、Oe Keisuke、Kawamoto Teruya、Morishita Masayuki、Fujita Ikuo、Takahara Shunsuke、Sakurai Atsushi、Iwakura Takashi、Yoshida Keiji、Ito Kenjiro、Shoda Etsuo、Hiranaka Takafumi、Tsunoda Masaya、Kuroda Ryosuke、Niikura Takahiro
  • Journal Title: Journal of Bone Oncology Volume: 40 Pages: 100478-100478
  • DOI: 10.1016/j.jbo.2023.100478
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical Outcome of Low-Grade Myofibroblastic Sarcoma in Japan: A Multicenter Study from the Japanese Musculoskeletal Oncology Group (2023)
  • Author(s): Kito Munehisa、Ae Keisuke、Okamoto Masanori、Endo Makoto、Ikuta Kunihiro、Takeuchi Akihiko、Yasuda Naohiro、Yasuda Taketoshi、Imura Yoshinori、Morii Takeshi、Kikuta Kazutaka、Kawamoto Teruya、Nezu Yutaka、Baba Ichiro、Ohshika Shusa、Uehara Takeshi、Ueda Takafumi、Takahashi Jun、Kawano Hirotaka
  • Journal Title: Cancers Volume: 15 Issue: 8 Pages: 2314-2314
  • DOI: 10.3390/cancers15082314
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] What Are the Complications, Function, and Survival of Tumor-devitalized Autografts Used in Patients With Limb-sparing Surgery for Bone and Soft Tissue Tumors? A Japanese Musculoskeletal Oncology Group Multi-institutional Study (2023)
  • Author(s): Takeuchi Akihiko、Tsuchiya Hiroyuki、Setsu Nokitaka、Gokita Tabu、Tome Yasunori、Asano Naofumi、Minami Yusuke、Kawashima Hiroyuki、Fukushima Suguru、Takenaka Satoshi、Outani Hidetatsu、Nakamura Tomoki、Tsukushi Satoshi、Kawamoto Teruya、et al
  • Journal Title: Clinical Orthopaedics & Related Research Volume: 481 Issue: 11 Pages: 2110-2124
  • DOI: 10.1097/corr.0000000000002720
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Role s of SPRR1A in tumorigenesis of osteosarcoma : a study using newly generated artificial cancer stem cells (2024)
  • Author(s): Tomohiro Miyamoto, Shuichi Fujiwara, Teruya Kawamoto, Hitomi Hara, Naomasa Fukase, Ryoko Sawada, Toshiyuki Takemori, Shunsuke Yahiro, Michiyo Koyanagi-Aoi, Takashi Aoi, Ryosuke Kuroda, Toshihiro Akisue
  • Organizer: 2024 Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of Slow-Cycling Cells in Ewing sarcoma (2023)
  • Author(s): Shunsuke Yahiro, Shuichi Fujiwara, Teruya Kawamoto, Hitomi Hara, Naomasa Fukase, Ryoko Sawada, Toshiyuki Takemori, Tomohiro Miyamoto, Michiyo Koyanagi-Aoi, Takashi Aoi, Ryosuke Kuroda, Toshihiro Akisue
  • Organizer: 2023 Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Roles of SPRR1A in osteosarcoma cells (2023)
  • Author(s): Tomohiro Miyamoto, Shuichi Fujiwara, Teruya Kawamoto, Hitomi Hara, Naomasa Fukase, Ryoko Sawada, Toshiyuki Takemori, Shunsuke Yahiro, Michiyo Koyanagi-Aoi, Takashi Aoi, Ryosuke Kuroda, Toshihiro Akisue
  • Organizer: 2023 Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
• [Presentation] 骨肉腫細胞におけるSPRR1Aの機能の探索 (2023)
  • Author(s): 宮本智弘、藤原周一、河本旭哉、原仁美、深瀬直政、澤田良子、八尋俊輔、青井貴之、黒田良祐、秋末敏宏
  • Organizer: 第56回日本整形外科学会骨・軟部腫瘍学術集会
• [Presentation] 骨肉腫細胞におけるSPRR1Aの機能の探索 (2023)
  • Author(s): 宮本智弘、藤原周一、河本旭哉、原仁美、深瀬直政、澤田良子、八尋俊輔、青井貴之、黒田良祐、秋末敏宏
  • Organizer: 第38回日本整形外科学会基礎学術集会
• [Presentation] Roles of SPRR1A in osteosarcoma cells (2023)
  • Author(s): Tomohiro Miyamoto, Shuichi Fujiwara, Teruya Kawamoto, Hitomi Hara, Naomasa Fukase, Ryoko Sawada, Shunsuke Yahiro, Takashi Aoi, Michiyo Koyanagi-Aoi, Ryosuke Kuroda, Toshihiro Akisue
  • Organizer: ORS 2023 Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨肉腫細胞におけるSPRR1Aの機能の探索 (2022)
  • Author(s): 宮本智弘、河本旭哉、深瀬直政、竹森俊幸、藤原周一、北山和道、八尋俊輔、青井貴之、黒田良祐、秋末敏宏
  • Organizer: 第37回日本整形外科学会基礎学術集会