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Development of biomarkers of estrogen therapy for aromatase inhibitor-resistant recurrent breast cancer

Research Project

Project/Area Number 21K15571
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Mori Hitomi  九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (70795541)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
KeywordsER陽性乳癌 / アロマターゼ阻害剤耐性 / エストロゲン受容体 / シングルセル解析 / エストロゲン療法 / DHT / 乳癌 / バイオマーカー
Outline of Research at the Start

女性ホルモンであるエストロゲンは、エストロゲン受容体(ER)を介してホルモン依存性乳癌の増殖を促進する。閉経期においては、酵素であるアロマターゼが副腎由来のアンドロゲンをエストロゲンに誘導するため、アロマターゼは閉経期乳癌の治療ターゲットとなっている。しかし近年、アロマターゼ阻害剤(AI)耐性乳癌の予期しない結果として、エストロゲンによる腫瘍抑制効果が報告されている。通常のエストロゲンで増殖するホルモン依存性乳癌と、エストロゲンで腫瘍退縮を認める乳癌とをシングルセル解析を用いて比較し、エストロゲン療法有効群を特定するバイオマーカーの開発に取り組みたいと考えている。

Outline of Final Research Achievements

The benefit of endocrine therapy is normally observed for cancers with 10% or more of cells posi-tive for ER expression. We compared the gene expression profiles in both ESR1+ and ESR1- cells in ER+ tumors following estrogen treatment. Our single-cell RNA sequencing analysis of estro-gen-stimulated (SC31) and estrogen-suppressed (GS3) patient-derived xenograft models offered an unprecedented opportunity to address the molecular and functional differences between ESR1+ and ESR1- cells. While estrogen should activate ERα and stimulate ESR1+ cells, our findings re-garding ESR1- cells were important, indicating that the proliferation of ESR1- cells in ER+ cancer is also influenced by estrogen. Another valuable finding from our studies was that estrogen also upregulated a tumor-suppressor gene, IL-24, only in GS3. Estrogen increased the percentage of cells expressing IL-24, associated with the estrogen-dependent inhibition of GS3 tumor growth.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

内分泌療法を選択する際、必ずしもER100%陽性である必要はないが、ホルモン依存性乳癌のER-細胞に関する情報はほとんどない。エストロゲン療法の有用性・安全性は確立していないため、日本の乳癌診療ガイドライン2022年版では、治療として推奨されていない。エストロゲンが乳癌の退縮を誘導するメカニズムを解明し、ER陽性閉経後乳癌、AI耐性症例の中でエストロゲン治療の効果が期待できる症例を予測するバイオマーカーを特定することができれば、既存の薬剤でAI耐性再発乳癌患者を救うことが可能となる。本研究ではIL24がバイオマーカーになる可能性を示唆し、今後エストロゲン療法の適応をしぼる一助になると考える。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Identification and characterization of a proliferative cell population in estrogen receptor-positive metastatic breast cancer through spatial and single-cell transcriptomics2023

    • Author(s)
      Yoshitake Ryohei、Mori Hitomi、Ha Desiree、Wu Xiwei、Wang Jinhui、Wang Xiaoqiang、Saeki Kohei、Chang Gregory、Shim Hyun Jeong、Chan Yin、Chen Shiuan
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2023.01.31.526403

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Influence of Estrogen Treatment on ESR1+ and ESR1? Cells in ER+ Breast Cancer: Insights from Single-Cell Analysis of Patient-Derived Xenograft Models2021

    • Author(s)
      Mori Hitomi、Saeki Kohei、Chang Gregory、Wang Jinhui、Wu Xiwei、Hsu Pei-Yin、Kanaya Noriko、Wang Xiaoqiang、Somlo George、Nakamura Masafumi、Bild Andrea、Chen Shiuan
    • Journal Title

      Cancers

      Volume: 13 Issue: 24 Pages: 6375-6375

    • DOI

      10.3390/cancers13246375

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Efficacy of Gonadal steroids on aromatase inhibitor-resistant ER+ breast cancer: Insights from single-cell trajectory analysis of a patient-derived xenograft model2022

    • Author(s)
      Hitomi Mori, Kohei Saeki, Gregory Chang, Jinhui Wang, Xiwei Wu, Noriko Kanaya, George Somlo, Shiuan Chen
    • Organizer
      The 45th Annual San Antonio Breast Cancer Symposium
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アロマターゼ阻害剤(AI)耐性再発乳癌に対するエストロゲン療法のバイオマーカー開発2022

    • Author(s)
      森瞳美、Shiuan Chen、鬼塚哲、本山健太郎、永井英司、中房祐司
    • Organizer
      第 122 回日本外科学会定期学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] アロマターゼ阻害剤耐性再発乳癌に対する性ホルモンの有効性2022

    • Author(s)
      森瞳美、Shiuan Chen、服部正見、本山健太郎、永井英司、中房祐司
    • Organizer
      第23回ホルモンと癌研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 乳癌シングルセル解析の魅力と今後の挑戦2022

    • Author(s)
      森瞳美、Shiuan Chen、服部正見、本山健太郎、永井英司、中房祐司
    • Organizer
      第30回日本乳癌学会学術総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シングルセル解析を用いたER陽性乳癌におけるESR1+およびESR1-細胞に対するエストロゲン治療の影響2022

    • Author(s)
      森瞳美、Shiuan Chen、鬼塚哲、本山健太郎、永井英司、中房祐司
    • Organizer
      第30回日本乳癌学会学術総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of Estrogen Treatment on ESR1+ and ESR1- Cells in ER+ Breast Cancer: Insights from Single-Cell Analysis of Patient-Derived Xenograft Models.2022

    • Author(s)
      Hitomi Mori, Kohei Saeki, Gregory Chang, Jinhui Wang, Xiwei Wu, Pei-Yin Hsu, Noriko Kanaya, Xiaoqiang Wang, George Somlo, Masafumi Nakamura, Andrea Bild, Shiuan Chen
    • Organizer
      第60回日本癌治療学会学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 1.Estrogen-mediated mechanisms in estrogen receptor-positive breast cancer at the single cell level2021

    • Author(s)
      Hitomi Mori
    • Organizer
      44th San Antonio Breast Cancer Symposium
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estrogen-induced cell cycle arrest as an unexpected outcome of aromatase inhibitor-resistance in ER+ breast cancer2021

    • Author(s)
      森瞳美
    • Organizer
      第29回 乳癌学会学術総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] アロマターゼ阻害薬耐性ER+再発乳癌に対するエストロゲン療法2021

    • Author(s)
      森瞳美
    • Organizer
      第29回 乳癌学会学術総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-01-30  

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