膵がんメチオームマーカーとしてのNNMT代謝物の有効性

• Project/Area Number: 22K08773
• 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: Okayama University
• Principal Investigator: 千々松 良太 岡山大学, 大学病院, 助教 (60803210)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堤 康一郎 岡山大学, 大学病院, 助教 (40610910) ; 石井 秀始 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任教授(常勤) (10280736)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 膵癌 / NNMT / メチル化 / シングルセル解析 / 膵がん / 間質

Outline of Research at the Start

多くの癌種では正常細胞と異なったメチル化修飾状態を持ち、癌の代謝/成長を支持している。メチル化修飾を受ける標的としてはDNA/RNAなどの核酸、ヒストンなどのタンパク質、ポリアミンなど多岐にわたる。ニコチンアミドはNicotinamide N-methyltransferase (NNMT)により不可逆的なメチル化修飾を受け、生成された1-methylnicotinamide (1-MNA)を細胞外に排出することで細胞内のメチル基レベルを調節している。本研究ではNNMTの治療標的としての可能性およびNNMT代謝物のバイオマーカーとしての有用性を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題の主題であるニコチンアミドメチル基転移酵素（NNMT）は申請者が報告した膵臓癌シングルセルアトラスから探索された分子であり、悪性細胞、腫瘍関連線維芽細胞（CAF）などで発現が亢進することがmRNAレベルで確認できていた。
当該年度ではそのタンパク質発現を、ヒトすい臓がん病理標本100例を用いて解析を行った。CAFについては一様の高発現が見られた一方で、悪性細胞においては症例間および症例内でも発現陽性細胞の頻度に大きな不均一性が見られた。高分化型腫瘍細胞には陽性細胞が少なく、低/中分化細胞に陽性細胞が多い傾向を得ている。またacinar-ductal metaplasia (ADM)の箇所でNNMT陽性細胞が増加していることが病理解析から観察され、シングルセルアトラスにおいてNNMT mRNA発現を再確認したところ、acinarから上皮細胞への分化移行部において発現獲得している様子が確認できた。上記のことは、細胞の分化に伴う大きなエピジェネティック変化とメチル基転移反応のかかわりにNNMTが関与している可能性を想像させる結果である。

次に膵癌細胞株4つと膵星細胞株 (PSC), 膵癌患者由来CAF細胞を用いてNNMT発現抑制実験を行った。まず膵癌細胞株に比べてPSC, CAFで有意に高いNNMT発現が確認できた。4つの膵癌細胞株にはNNMTの発現量に差があり、2つはNNMT低発現、残り2つは中程度の発現量であった。NNMTのsiRNA実験では、NNMT発現を有する2株において増殖抑制効果が確認できた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

100例以上の臨床検体の収集と解析、in vitroの実験系の構築から評価まで順調に進んでいると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

NNMTは腫瘍だけでなく、線維芽細胞、血管内皮細胞、ADM細胞など複数の細胞種で発現が確認されたが、膵癌病理の症例内/症例間の構造レベル/細胞レベルの不均一性が大きく、マニュアルアノテーションでは細胞種に分けた発現定量に限界があった。そこで機械学習を用いた病理アノテーションを取り入れ、各症例の各細胞の陽性率を算出していく。これをもって臨床的背景との統計解析を実施する。

実際のNNMT発現量で言うと、腫瘍細胞よりCAF細胞の方が明らかに高いことが確認された。
腫瘍成分よりも間質成分の方が多い膵癌においては腫瘍細胞でのNNMTよりもCAFでのNNMTを解析する方が有意義であることが想定されたため、今後はCAFのin vitro解析に注力していく。

Research Products

• [Journal Article] Stem cell-based modeling and single-cell multiomics reveal gene-regulatory mechanisms underlying human skeletal development (2023)
  • Author(s): Tani Shoichiro, Okada Hiroyuki, Onodera Shoko, Chijimatsu Ryota, Seki Masahide, Suzuki Yutaka, Xin Xiaonan, Rowe David W., Saito Taku, Tanaka Sakae, Chung Ung-il, Ohba Shinsuke, Hojo Hironori
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 42 Issue: 4 Pages: 112276-112276
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112276
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cancer-specific tissue-resident memory T-cells express ZNF683 in colorectal cancer (2023)
  • Author(s): Kitakaze Masatoshi、Uemura Mamoru、Hara Tomoaki、Chijimatsu Ryota、Motooka Daisuke、Hirai Toshiro、Konno Masamitsu、Okuzaki Daisuke、Sekido Yuki、Hata Tsuyoshi、Ogino Takayuki、Takahashi Hidekazu、Miyoshi Norikatsu、Ofusa Ken、Mizushima Tsunekazu、Eguchi Hidetoshi、Doki Yuichiro、Ishii Hideshi
  • Journal Title: British Journal of Cancer Volume: - Issue: 10 Pages: 1828-1837
  • DOI: 10.1038/s41416-023-02202-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Runx2 and Runx3 differentially regulate articular chondrocytes during surgically induced osteoarthritis development (2022)
  • Author(s): Nagata K, Hojo H, Chang SH, Okada H, Chijimatsu R, Omata Y, Mori D, Makii Y, Kawata M, Kaneko T, Iwanaga Y, Nakamoto H, Maenohara Y, Tachibana N, Ishikura H, Higuchi J, Taniguchi Y, Ohba S, Chung Ul, Tanaka S, Saito T
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Issue: 1 Pages: 6187-6204
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33744-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] RSPO2 defines a distinct undifferentiated progenitor in the tendon/ligament and suppresses ectopic ossification (2022)
  • Author(s): Tachibana N、Chijimatsu R、Okada H、Oichi T、Taniguchi Y、Maenohara Y、Miyahara J、Ishikura H、Iwanaga Y、Arino Y、Nagata K、Nakamoto H、Kato S、Doi T、Matsubayashi Y、Oshima Y、Terashima A、Omata Y、Yano F、Maeda S、Ikegawa S、Seki M、Suzuki Y、Tanaka S、Saito T
  • Journal Title: Science Advances Volume: 8 Issue: 33 Pages: 2138-2154
  • DOI: 10.1126/sciadv.abn2138
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] N(6)-methyladenosine methylation-regulated polo-like kinase 1 cell cycle homeostasis as a potential target of radiotherapy in pancreatic adenocarcinoma (2022)
  • Author(s): Tatekawa Shotaro、Tamari Keisuke、Chijimatsu Ryota、Konno Masamitsu、Motooka Daisuke、Mitsufuji Suguru、Akita Hirofumi、Kobayashi Shogo、Murakumo Yoshiki、Doki Yuichiro、Eguchi Hidetoshi、Ishii Hideshi、Ogawa Kazuhiko
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 11074-11074
  • DOI: 10.1038/s41598-022-15196-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Establishment of a reference single-cell RNA sequencing dataset for human pancreatic adenocarcinoma (2022)
  • Author(s): Chijimatsu R、Kobayashi S、Takeda Y、Kitakaze M、Tatekawa S、Tachibana N、Saito T、Ennishi D、Tomida S、Sasaki K、Yamada D、Tomimaru Y、Takahashi H、Doki Y、Eguchi H
  • Journal Title: iScience Volume: 25 Issue: 8 Pages: 104659-104659
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104659
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of hydroxyapatite-coated nonwovens for efficient isolation of somatic stem cells from adipose tissues (2022)
  • Author(s): Chijimatsu Ryota、Takeda Taiga、Tsuji Shinsaku、Sasaki Kohei、Kato Koichi、Kojima Rie、Michihata Noriko、Tsubaki Toshiya、Matui Aya、Watanabe Miharu、Tanaka Sakae、Saito Taku
  • Journal Title: Regenerative Therapy Volume: 21 Pages: 52-61
  • DOI: 10.1016/j.reth.2022.05.009
  • Peer Reviewed