PARP inhibitor resistance in cancer stem cells in hepatocelular carcinoma

• Project/Area Number: 22K08023
• 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: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小松 嘉人 北海道大学, 大学病院, 准教授 (60333598)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川久保 和道 北海道大学, 大学病院, 助教 (80633578) ; 須田 剛生 北海道大学, 医学研究院, 講師 (20447460)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 肝細胞癌 / 癌幹細胞 / HCC / PARP阻害剤 / がん幹細胞 / Lenvatinib / 薬剤耐性

Outline of Research at the Start

申請者らは、肝癌の治療抵抗性の原因として、癌幹細胞が関与していることを明らかにしてきた。PARP阻害剤は、DNA損傷修復関連遺伝子に変異のある癌腫において、合成致死を引き起こすことで抗腫瘍効果が期待できるが、癌幹細胞では他の薬剤同様にPARP阻害剤に抵抗性を示すことが知られている。そこで、本研究では、肝癌幹細胞のPARP阻害剤耐性に注目し、そのメカニズムの解明、さらに申請者らが肝癌幹細胞を強く抑制することを明らかにしたLenvatinibと併用することでDNA損傷修復機構を抑制し、PARP阻害剤による合成致死を誘導する新規治療法の開発を目指すものである。

Outline of Annual Research Achievements

肝癌幹細胞のPAPR阻害剤耐性のメカニズムを解析するべく、実験を継続した。我々が樹立した、CD４４高発現、CD１３３高発現の幹細胞では、細胞周期解析を行うと、PAPR阻害剤の感受性が高まるとされる、G2/M期の増加が見られたものの、相同組換えの頻度に有意な変化はなく、PAPR阻害剤の耐性を示すことができなかった。また、CD44を２種類のsiRNAにてノックダウンした肝癌細胞株においても、相同組換えの頻度に有意な変化は見られなかった。代表的なDNA切断薬である、CPT-11およびEtoposideを肝癌細胞株に投与すると、CD４４だけでなくCD１３３の上昇が認められた。一方、複数のPAPR阻害剤（Olaparib、Niraparib、Talazoparib、Rucaparib）を、肝癌細胞株に投与すると、mRNAレベルではCD133の上昇は見られなかったが、すべての阻害剤でCD４４が上昇しており、CD４４がPAPR阻害剤の耐性に関与している可能性が考えられた。
代表的なPARPである、PARP１について２種類のsiRNAにてノックダウンした肝癌細胞株においては、PAPR阻害剤に対して耐性をしめすものの、CD44、CD133の上昇は認められなかった。
DNA２本鎖切断の修復機構には、相同組換えの他に、非相同末端結合　があり、そのうちDNA末端のマイクロホモロジーを利用する代替的なもの（alternarive end joining）に、DNAポリメラーゼQが知られてり、我々が樹立した、肝癌幹細胞において、高発現していることがわかった。これらより、相同組換え以外のDNA修復機構とPARP阻害剤の耐性について検討を進めている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

我々が確立した肝癌幹細胞において、PAPR阻害剤に対する耐性をうまく再現できず、肝癌幹細胞を他の方法で分離を試みているため。

Strategy for Future Research Activity

他の肝癌幹細胞の分離方法にて、PARP阻害剤耐性に関わる因子の同定を進めていく。

Research Products

• [Journal Article] Safety and Efficacy of Lenvatinib in Very Old Patients with Unresectable Hepatocellular Carcinoma (2024)
  • Author(s): Camera Silvia、Rimini Margherita、Rossari Federico、Tada Toshifumi、Suda Goki、Cascinu Stefano、Casadei-Gardini Andrea
  • Journal Title: Targeted Oncology Volume: 19 Issue: 1 Pages: 29-39
  • DOI: 10.1007/s11523-023-01029-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Baseline ctDNA gene alterations as a biomarker of survival after panitumumab and chemotherapy in metastatic colorectal cancer (2024)
  • Author(s): Shitara Kohei、Muro Kei、Watanabe Jun、Yamazaki Kentaro、Ohori Hisatsugu、Shiozawa Manabu、Takashima Atsuo、Yokota Mitsuru、Makiyama Akitaka、Akazawa Naoya、Ojima Hitoshi、Yuasa Yasuhiro、Miwa Keisuke、Yasui Hirofumi、Oki Eiji、Sato Takeo、Naitoh Takeshi、Komatsu Yoshito、Tsuchihara Katsuya、Yoshino Takayuki
  • Journal Title: Nature Medicine Volume: 30 Issue: 3 Pages: 730-739
  • DOI: 10.1038/s41591-023-02791-w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coexistence of muscle atrophy and high subcutaneous adipose tissue radiodensity predicts poor prognosis in hepatocellular carcinoma (2023)
  • Author(s): Ohara Masatsugu、Suda Goki、Kohya Risako、Sasaki Takashi、Yoda Tomoka、Yoshida Sonoe、Fu Qingjie、Yang Zijian、Hosoda Shunichi、Maehara Osamu、Ohnishi Shunsuke、Tokuchi Yoshimasa、Kitagataya Takashi、Kawagishi Naoki、Nakai Masato、Sho Takuya、Natsuizaka Mitsuteru、Ogawa Koji、Sakamoto Naoya
  • Journal Title: Frontiers in Nutrition Volume: 10 Pages: 1-10
  • DOI: 10.3389/fnut.2023.1272728
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Recent prevalence and characteristics of patients with hepatitis delta virus in Hokkaido, Japan (2023)
  • Author(s): Sasaki Takashi、Kawagishi Naoki、et.al.,
  • Journal Title: Hepatology Research Volume: 53 Issue: 10 Pages: 960-967
  • DOI: 10.1111/hepr.13936
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Potential Correlation between Changes in Serum FGF21 Levels and Lenvatinib-Induced Appetite Loss in Patients with Unresectable Hepatocellular Carcinoma (2023)
  • Author(s): Kohya Risako、Suda Goki、Kawagishi Naoki、et.al.,
  • Journal Title: Cancers Volume: 15 Issue: 12 Pages: 3257-3257
  • DOI: 10.3390/cancers15123257
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Sequential therapies after atezolizumab plus bevacizumab or lenvatinib first-line treatments in hepatocellular carcinoma patients (2023)
  • Author(s): Persano Mara、Rimini Margherita、Tada Toshifumi、Suda Goki、Shimose Shigeo、Kudo Masatoshi、Cheon Jaekyung、Masi Gianluca、Yoo Changhoon、Lonardi Sara、Tovoli Francesco、Kumada Takashi、Sakamoto Naoya、Tamburini Emiliano、Cabibbo Giuseppe、Foschi Francesco Giuseppe、Scartozzi Mario、Casadei-Gardini Andrea
  • Journal Title: European Journal of Cancer Volume: 189 Pages: 112933-112933
  • DOI: 10.1016/j.ejca.2023.05.021
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anti-epidermal growth factor receptor treatment for patients with Neo RAS wild-type metastatic colorectal cancer: a case report of two cases (2023)
  • Author(s): Harada Kazuaki、Yuki Satoshi、Kawamoto Yasuyuki、Nakamura Takeaki、Kaneko Shiho、Ishida Koichi、Sakamoto Naoya、Komatsu Yoshito
  • Journal Title: Therapeutic Advances in Medical Oncology Volume: 15
  • DOI: 10.1177/17588359231216090
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of an optimal mutant allele frequency to detect activating KRAS, NRAS, and BRAF mutations in a commercial cell-free DNA next-generation sequencing assay in colorectal and pancreatic adenocarcinomas (2023)
  • Author(s): Caughey Bennett A.、Umemoto Kumiko、Green Michelle F.、Ikeda Masafumi、Lowe Melissa E.、Ueno Makoto、Niedzwiecki Donna、Taniguchi Hiroya、Walden Daniel J.、Komatsu Yoshito、Yoshino Takayuki、Strickler John H.、Nakamura Yoshiaki
  • Journal Title: Journal of Gastrointestinal Oncology Volume: 14 Issue: 05 Pages: 2083-2096
  • DOI: 10.21037/jgo-23-114
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Correlation of UGT1A1 Gene Polymorphisms or Prior Irinotecan Treatment and Treatment Outcomes of Nanoliposomal-Irinotecan plus 5-Fluorouracil/Leucovorin for Pancreatic Ductal Adenocarcinoma: A Multicenter, Retrospective Cohort Study (HGCSG2101) (2023)
  • Author(s): Harada Kazuaki、Yamamura Takahiro、Muto Osamu、Nakamura Michio、Sogabe Susumu、Sawada Kentaro、Nakano Shintaro、Yagisawa Masataka、Muranaka Tetsuhito、Dazai Masayoshi、Tateyama Miki、Kobayashi Yoshimitsu、Kato Sosuke、Hatanaka Kazuteru、Kawamoto Yasuyuki、Yuki Satoshi、Sakata Yuh、Sakamoto Naoya、Komatsu Yoshito
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 12 Issue: 4 Pages: 1596-1596
  • DOI: 10.3390/jcm12041596
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phase I Study of the Liposomal Formulation of Eribulin (E7389-LF): Results from the Advanced Gastric Cancer Expansion Cohort (2023)
  • Author(s): Shitara Kohei、Hirao Motohiro、Iwasa Satoru、Oshima Takashi、Komatsu Yoshito、Kawazoe Akihito、Sato Yasuyoshi、Hamakawa Takuya、Yonemori Kan、Machida Nozomu、Yuki Satoshi、Suzuki Takuya、Okumura Shiori、Takase Takao、Semba Taro、Zimmermann Bob、Teng Angela、Yamaguchi Kensei
  • Journal Title: Clinical Cancer Research Volume: CCR-22-3027 Issue: 8 Pages: 1460-1467
  • DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-22-3027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A randomised phase II study of modified FOLFIRINOX versus gemcitabine plus nab-paclitaxel for locally advanced pancreatic cancer (JCOG1407) (2023)
  • Author(s): Ozaka Masato、Mizuno Nobumasa、et al.
  • Journal Title: European Journal of Cancer Volume: 181 Pages: 135-144
  • DOI: 10.1016/j.ejca.2022.12.014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Futibatinib for FGFR2-Rearranged Intrahepatic Cholangiocarcinoma (2023)
  • Author(s): Goyal L, Meric-Bernstam F, Hollebecque A, Valle JW, Morizane C, Karasic TB, Abrams TA, Furuse J, Kelley RK, Cassier PA, Klumpen HJ, Chang HM, Chen LT, Tabernero J, Oh DY, Mahipal A, Moehler M, Mitchell EP, Komatsu Y, Masuda K, Ahn D, Epstein RS, Halim AB, Fu Y, Salimi T, Wacheck V, He Y, Bridgewater JA
  • Journal Title: New England Journal of Medicine Volume: 388 Issue: 3 Pages: 228-239
  • DOI: 10.1056/nejmoa2206834
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Characteristics and usefulness of transabdominal ultrasonography in immune-mediated colitis (2023)
  • Author(s): Sakurai Kensuke、Katsurada Takehiko、Nishida Mutsumi、Omotehara Satomi、Fukushima Shinya、Otagiri Shinsuke、Nagashima Kazunori、Onishi Reizo、Takagi Ryo、Komatsu Yoshito、Sakamoto Naoya
  • Journal Title: Intestinal Research Volume: 21 Issue: 1 Pages: 126-136
  • DOI: 10.5217/ir.2021.00166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Feasibility of edoxaban for asymptomatic cancer-associated thrombosis in Japanese patients with gastrointestinal cancer: ExCAVE study (2022)
  • Author(s): Nakamura Michio、Ishiguro Atsushi、Dazai Masayoshi、Kawamoto Yasuyuki、Yuki Satoshi、Sogabe Susumu、Hosokawa Ayumu、Sawada Kentaro、Muto Osamu、Izawa Naoki、Nakashima Koji、Horie Yoshiki、Yagisawa Masataka、Kajiura Shinya、Ando Takayuki、Mitsuhashi Yosuke、Sunakawa Yu、Kikuchi Yasuka、Komatsu Yoshito
  • Journal Title: BMC Cancer Volume: 22 Issue: 1 Pages: 1322-1322
  • DOI: 10.1186/s12885-022-10403-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Usefulness of ultrasonography and elastography in diagnosing oxaliplatin-induced sinusoidal obstruction syndrome (2022)
  • Author(s): Saito Rika、Kawamoto Yasuyuki、Nishida Mutsumi、Iwai Takahito、Kikuchi Yasuka、Yokota Isao、Takagi Ryo、Yamamura Takahiro、Ito Ken、Harada Kazuaki、Yuki Satoshi、Komatsu Yoshito、Sakamoto Naoya
  • Journal Title: International Journal of Clinical Oncology Volume: 27 Issue: 11 Pages: 1780-1790
  • DOI: 10.1007/s10147-022-02235-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of the Pancreatic Cancer Microbiome Using Endoscopic Ultrasound-Guided Fine-Needle Aspiration-Derived Samples (2022)
  • Author(s): Nakano S, Kawamoto Y, Komatsu Y, Saito R, Ito K, Yamamura T, Harada K, Yuki S, Kawakubo K, Sugiura R, Kato S, Hirata K, Hirata H, Nakajima M, Furukawa R, Takishin Y, Nagai K, Yokota I, Ota KH, Nakaoka S, Kuwatani M, Sakamoto N.
  • Journal Title: Pancreas Volume: 51 Issue: 4 Pages: 351-357
  • DOI: 10.1097/mpa.0000000000002028
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pimitespib in patients with advanced gastrointestinal stromal tumor (CHAPTER-GIST-301): a randomized, double-blind, placebo-controlled phase III trial (2022)
  • Author(s): Kurokawa Y.、Honma Y.、Sawaki A.、Naito Y.、Iwagami S.、Komatsu Y.、Takahashi T.、Nishida T.、Doi T.
  • Journal Title: Annals of Oncology Volume: 33 Issue: 9 Pages: 959-967
  • DOI: 10.1016/j.annonc.2022.05.518
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 消化器癌に対する免疫療法の現状と課題 非切除肝細胞癌患者における複合的がん免疫療法における治療後獲得薬剤耐性化に伴ってみられる血清増殖因子変化の検討 (2023)
  • Author(s): 須田 剛生, 大原 正嗣, 坂本 直哉
  • Organizer: 第27回 日本肝臓学会大会
• [Presentation] C型非代償性肝硬変のDAA治療:現状と課題 非代償性C型肝硬変患者を含むDAA治療後肝病態に影響する因子の検討 (2023)
  • Author(s): 須田 剛生, 川岸 直樹, 坂本 直哉
  • Organizer: 第109回 日本消化器病学会総会
• [Presentation] HGCSG1803 膵癌一次治療Oxaliplatin/Irinotecan/S-1併用療法(OX-IRIS)の第II相試験 (2023)
  • Author(s): 中野 真太郎, 川本 泰之, 澤田 憲太郎, 宮城島 拓人, 曽我部 進, 小林 良充, 伊藤 憲, 佐藤 温, 陳 豫, 太宰 昌佳, 原田 一顕, 結城 敏志, 横田 勲, 小松 嘉人
  • Organizer: 第61回 日本癌治療学会
• [Presentation] 実臨床における切除不能進行・再発胆道癌に対するGEM+CDDP+S-1療法(GCS)と三剤逐次投与のの治療成績に関する検討 (2023)
  • Author(s): 川本 泰之, 原田 一顕, 坂本 直哉, 中村 赳晶, 金子 志帆, 石田 浩一, 結城 敏志, 桑谷 将城, 小松 嘉人
  • Organizer: 第59回 日本胆道学会学術集会
• [Presentation] 膵管狭窄病変に対する膵液中cell-free DNAを用いた膵液liquid biopsy (2023)
  • Author(s): 永井 孝輔, 桑谷 将城, 野澤 俊一郎, 米村 洋輝, 岸 法磨, 杉浦 諒, 川久保 和道
  • Organizer: 第54回 日本膵臓学会学術集会
• [Presentation] B型慢性肝炎患者に対するTDFからTAF切り替え後の脂質代謝に与える影響の検討 (2022)
  • Author(s): 鈴木 和治, 山本 義也, 須田 剛生, 坂本 直哉
  • Organizer: 第５８回日本肝臓学会総会
• [Presentation] 肝硬変体液貯留に対するトルバプタン投与症例における尿NGAL測定の有用性 (2022)
  • Author(s): 中井 正人, 森川 賢一, 吉田 苑永, 細田 峻一, 久保 彰則, 得地 祐匡, 北潟谷 隆, 山田 錬, 大原 正嗣, 荘 拓也, 須田 剛生, 小川 浩司, 坂本 直哉
  • Organizer: 第５８回日本肝臓学会総会
• [Presentation] 進行肝癌の薬物治療の課題と展望 切除不能肝細胞癌に対するアテゾリズマブ+ベバシズマブ治療早期PD予測因子の探索 (2022)
  • Author(s): 細田 峻一, 須田 剛生, 坂本 直哉
  • Organizer: 第５８回日本肝臓学会総会
• [Presentation] 肝癌intermediate stageの治療戦略 Intermediate stage肝癌に対するLenvatinib+TACE療法の可能性 (2022)
  • Author(s): 荘 拓也, 須田 剛生, 坂本 直哉
  • Organizer: 第５８回日本肝臓学会総会
• [Presentation] 肝疾患病態解明のための細胞生物学的アプローチ 肝細胞癌幹細胞維持機構の解析 (2022)
  • Author(s): 須田 剛生, 大原 正嗣, 坂本 直哉
  • Organizer: 第５８回日本肝臓学会総会