ROCKシグナルを標的とした犬悪性黒色腫の新規治療法の探索

• Project/Area Number: 21K20614
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0605:Veterinary medical science, animal science, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高橋 洋介 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (50912549)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 犬悪性黒色腫 / 腫瘍 / 犬 / 悪性黒色腫 / 転移 / 悪性腫瘍 / ROCK / ポドプラニン / Rho kinase / 分子標的薬 / Rho-associated kinase

Outline of Research at the Start

犬悪性黒色腫は極めて転移性が高く、効果的な全身療法がないため、外科手術で病変を切除しても、その後、転移し、予後は1年前後と短い。申請者は、犬悪性黒色腫の予後と関連する分子として、ポドプラニン (PDPN)を同定し、その下流シグナルであるRho-associated kinase(ROCK)の阻害薬により、細胞株の増殖・運動能が低下することを発見した。さらに、ROCK阻害薬には既存薬が存在することから、ドラッグリポジッショニングできることを着想した。本研究では、それらの知見に基づき、ROCKを標的とした犬悪性黒色腫に対する新規全身療法の検証を行う。

Outline of Annual Research Achievements

今年度、PDPNノックアウト細胞株および親株のin vitroおよびin silico実験にて明らかにしたPDPN-ROCKシグナルを介した間葉-アメーバ転換の促進機構について、さらなる詳細解析、in vivo解析、人の粘膜型悪性黒色腫との比較in silico解析を行った。その結果、PDPNノックアウト細胞株では間葉-アメーバ転換を示唆するシグナル変化が生じていることをWBアッセイにて実証し、さらに、PDPNノックアウト細胞株に再びPDPNを強制発現するレスキュー実験により、それらシグナルの再活性化および表現形の回復を認め、犬悪性黒色腫による間葉-アメーバ転換の促進機構がPDPNに依存した現象であることを明確に実証することに成功した。さらに、皮下移植マウスモデルおよび肺転移マウスモデルを用いて、PDPNのin vivo機能を評価したところ、両モデルにおいて、PDPN欠損により間葉-アメーバ転換の誘導が抑制され、腫瘍径の増大が抑制され、肺転移結節の個数が減少することを明らかにした。また、希少がんである人の粘膜型悪性黒色腫と犬の粘膜由来の悪性黒色腫におけるPDPNの機能のin silico比較解析を人および犬患者検体由来RNAseqデータを用いて解析したところ、人においてもPDPN高発現患者は有意に予後が短く、さらに、PDPNに関連した間葉-アメーバ転換誘導関連遺伝子の発現パターンも酷似していた。
本研究では、犬悪性黒色腫における標的分子ROCKの上流制御機構として、PDPNを同定し、下流制御機構として、間葉-アメーバ転換誘導を同定し、前臨床研究により、それら経路の阻害により抗腫瘍効果が得られることを実証した。さらに、犬悪性黒色腫で得られた知見は人の粘膜型悪性黒色腫にも応用できる可能性を提唱することに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Podoplanin Drives Amoeboid Invasion in Canine and Human Mucosal Melanoma (2023)
  • Author(s): Shinada Masahiro、Kato Daiki、Motegi Tomoki、Tsuboi Masaya、Ikeda Namiko、Aoki Susumu、Iguchi Takaaki、Li Toshio、Kodera Yuka、Ota Ryosuke、Hashimoto Yuko、Takahashi Yosuke、Chambers James、Uchida Kazuyuki、Kato Yukinari、Nishimura Ryohei、Nakagawa Takayuki
  • Journal Title: Molecular Cancer Research Volume: 21 Issue: 11 Pages: 1205-1219
  • DOI: 10.1158/1541-7786.mcr-22-0929
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Podoplanin promotes cell proliferation, survival, and migration of canine non-tonsillar squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): SHINADA Masahiro、KATO Daiki、TSUBOI Masaya、IKEDA Namiko、AOKI Susumu、IGUCHI Takaaki、LI Toshio、KODERA Yuka、OTA Ryosuke、KOSEKI Shoma、SHIBAHARA Hayato、TAKAHASHI Yosuke、HASHIMOTO Yuko、CHAMBERS James K、UCHIDA Kazuyuki、NOGUCHI Shunsuke、KATO Yukinari、NISHIMURA Ryohei、NAKAGAWA Takayuki
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 85 Issue: 10 Pages: 1068-1073
  • DOI: 10.1292/jvms.23-0062
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression of podoplanin in various types of feline tumor tissues (2021)
  • Author(s): KAMOTO Satoshi、SHINADA Masahiro、KATO Daiki、TSUBOI Masaya、YOSHIMOTO Sho、YOSHITAKE Ryohei、ETO Shotaro、IKEDA Namiko、TAKAHASHI Yosuke、HASHIMOTO Yuko、CHAMBERS James、UCHIDA Kazuyuki、YAMADA Shinji、KANEKO Mika K.、NISHIMURA Ryohei、KATO Yukinari、NAKAGAWA Takayuki
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 83 Issue: 11 Pages: 1795-1799
  • DOI: 10.1292/jvms.20-0608
  • NAID: 130008119831
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Podoplanin expressed on cancer-associated fibroblasts inhibited anti-tumor immune response (2023)
  • Author(s): Shoma Koseki, Masahiro Shinada, Daiki Kato, Namiko Ikeda, Susumu Aoki, Takaaki Iguchi, Shiyu Qin, Ryosuke Ota, Hayato Shibahara, Takahiro Kako, Yuko Hashimoto, Yosuke Takahashi, Naohiro Takahashi, Yukinari Kato, James Chambers, Kazuyuki Uchida, Nagaharu Tsukiji, Katsue Suzuki-Inoue, Ryohei Nishimura, Takayuki Nakagawa
  • Organizer: Veterinary Cancer Society Annual Conference 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イヌ悪性黒色腫のPDPN-ROCKシグナルを標的とした新たな分子標的治療の検証 (2022)
  • Author(s): 品田真央、加藤大貴、池田凡子、李捷生、小寺優佳、青木督、太田崚介、高橋洋介、橋本裕子、坪井誠也、チェンバーズジェームズ、内田和幸、加藤幸成、西村亮平、中川貴之.
  • Organizer: 第25回日本獣医がん学会学術集会
• [Presentation] 犬悪性黒色腫に対する抗ポドプラニン抗体を用いた分子標的治療の開発 (2022)
  • Author(s): 嘉本諭、加藤大貴、品田真央、坪井誠也、池田凡子、青木督、小寺優佳、李捷生、太田崚介、高橋洋介、橋本裕子、チェンバーズジェームズ、内田和幸、金子美華、西村亮平、加藤幸成、中川貴之
  • Organizer: 第25回日本獣医がん学会学術集会
• [Presentation] Podoplanin promotes the tumor growth of canine malignant melanoma via Rho-associated kinase signals (2021)
  • Author(s): Masahiro Shinada, Daiki Kato, Namiko Ikeda, Toshio Li, Yuka Kodera, Masaya Tsuboi, James Chambers, Kazuyuki Uchida, Yukinari Kato, Ryohei Nishimura, Takayuki Nakagawa.
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Remarks] 東京大学大学院 農学生命科学研究科 獣医外科学研究室ホームページ
  • URL: http://www.vm.a.u-tokyo.ac.jp/geka/