大腸SMがん浸潤先進部の微小環境における分子病態の解明と臨床応用

• Project/Area Number: 22K16001
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 須藤 豪太 札幌医科大学, 医学部, 訪問研究員 (60830130)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 大腸がん / SAA1 / がん微小環境 / 腫瘍関連マクロファージ / 腫瘍関連好中球 / 微小環境 / 浸潤 / マクロファージ / 好中球

Outline of Research at the Start

大腸がんの粘膜下層(SM)への浸潤・転移は、早期がんの治療方針を決定する上で重要な問題であり、正確な予測マーカーや新規治療標的の同定が必要である。本研究は、早期大腸がんの微小環境におけるserum amyloid A1 (SAA1)シグナルの全容を明らかにすることで、SMがんの浸潤・転移メカニズムを解明し、新規診断・治療法の開発につなげることを目的とする。そのために、①大腸がん細胞、マクロファージ、好中球におけるSAA1の相互作用分子や下流標的を明らかにする、②SAA1シグナルの診断・治療標的としての有用性を検証する。

Outline of Annual Research Achievements

大腸がん細胞におけるSAA1の機能を解析するため、大腸がん細胞株を用いてSAA1のノックダウン実験を行った。SAA1ノックダウンは大腸がん細胞の増殖に影響を与えなかったが、大腸がん細胞の遊走能および浸潤能を低下させた。逆にSAA1の過剰発現は大腸がん細胞の遊走能・浸潤能を促進することが、Boydenチャンバーアッセイおよびコラーゲンゲル浸潤アッセイから確認された。
早期大腸がん臨床例を対象にSAA1発現パターンを免疫組織染色で解析した。その結果、SAA1は低分化成分を含む浸潤先進部において有意に高発現していた。またSAA1発現陽性の浸潤先進部では、マクロファージマーカーであるCD80陽性細胞およびCD163陽性細胞の集積が認められた。さらに、SAA1陽性の浸潤先進部ではMMP9陽性細胞の集積や、好中球の集積も認められた。
大腸がんとマクロファージの共培養系による解析を行った。急性単球性白血病細胞株であるTHP-1を分化誘導することでマクロファージ様細胞を得た。これを各種の大腸がん細胞株と間接共培養した結果、マクロファージのIL1B発現が誘導されるとともに、大腸がん細胞のSAA1発現が誘導された。大腸がん細胞のSAA1発現誘導は、抗IL-1β抗体により阻害されたことから、マクロファージ由来のIL-1βが大腸がん細胞のSAA1発現を誘導することが示された。
次に大腸がんと好中球の共培養系による解析を行った。前骨髄性白血病細胞株HL-60を分化誘導することで好中球様細胞を得た。大腸がん細胞株との間接共培養実験から好中球が大腸がん細胞の遊走・浸潤を促進することが明らかとなった。さらに大腸がん細胞、好中球、マクロファージの共培養実験から、マクロファージ由来のIL-1βががん細胞のSAA1発現を誘導し、SAA1が好中球浸潤およびMMP9発現を誘導することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

大腸がん細胞におけるSAA1の機能解析を行い、SAA1が遊走・浸潤を促進することを明らかにした。臨床検体におけるSAA1の発現解析を行い、SAA1が早期大腸がんの浸潤先進部において、低分化成分、マクロファージ集簇、好中球集簇、MMP9発現と相関することを明らかにすることができた。マクロファージと大腸がん細胞の相互作用がSAA1発現を誘導し、大腸がん浸潤を促進することを示す結果を得ることができた。さらに大腸がん細胞由来のSAA1が腫瘍関連好中球の集簇を促進することを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

大腸がん細胞・マクロファージ・好中球の共培養実験系を用いて、マクロファージがSAA1発現を誘導するメカニズムや、SAA1が好中球浸潤を促進するメカニズムをさらに明らかにする。またマイクロアレイデータから、大腸がん細胞におけるSAA1の分子機能をさらに明らかにする。また、臨床検体の収集・解析を継続し、浸潤先進部におけるSAA1および関連遺伝子発現を詳細に検討する。

Research Products

• [Journal Article] TM4SF1-AS1 inhibits apoptosis by promoting stress granule formation in cancer cells (2023)
  • Author(s): Kitajima Hiroshi、Maruyama Reo、Niinuma Takeshi、Yamamoto Eiichiro、Takasawa Akira、Takasawa Kumi、Ishiguro Kazuya、Tsuyada Akihiro、Suzuki Ryo、Sudo Gota、Kubo Toshiyuki、Idogawa Masashi、Toyota Mutsumi、Yoshido Ayano、Kumegawa Kohei、Kai Masahiro、Tokino Takashi、Osanai Makoto、Nakase Hiroshi、Suzuki Hiromu
  • Journal Title: Cell Death & Disease Volume: 14 Issue: 7 Pages: 424-424
  • DOI: 10.1038/s41419-023-05953-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Serum amyloid A1 recruits neutrophils to the invasive front of T1 colorectal cancers. (2023)
  • Author(s): Yoshido A, Sudo G, Takasawa A, Aoki H, Kitajima H, Yamamoto E, Niinuma T, Harada T, Kubo T, Sasaki H, Ishiguro K, Yorozu A, Kai M, Katanuma A, Yamano HO, Osanai M, Nakase H, Suzuki H.
  • Journal Title: J Gastroenterol Hepatol. Volume: 38 Issue: 2 Pages: 301-310
  • DOI: 10.1111/jgh.16055
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Red blood cell distribution width as a novel marker for predicting bleeding after endoscopic resection for early gastric cancer. (2022)
  • Author(s): Yumemi T, Yoshii S, Yamakawa T, Hayashi Y, Miyake T, Yokoyama Y, Sudo G, Mitsuhashi K, Nojima M, Yamano HO, Nakase H.
  • Journal Title: DEN Open Volume: 3 Issue: 1
  • DOI: 10.1002/deo2.123
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pyogenic spondylitis following endoscopic submucosal dissection for early gastric cancer. (2022)
  • Author(s): Takai S, Sudo G, Yawata A, Nakase H.
  • Journal Title: BMJ Case Rep. Volume: 15 Issue: 7 Pages: e249614-e249614
  • DOI: 10.1136/bcr-2022-249614
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Double-balloon enteroscopy-assisted polypectomy for a solitary jejunal Peutz-Jeghers polyp causing anemia. (2022)
  • Author(s): Onuma K, Sudo G, Inoue H, Kuriyama T, Takada Y, Yawata A, Nakase H.
  • Journal Title: Endoscopy Volume: 54 Issue: S 02 Pages: E906-E907
  • DOI: 10.1055/a-1866-3758
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Delayed-onset bleeding after transrectal prostate biopsy presenting as a rectal Dieulafoy's lesion. (2022)
  • Author(s): Saito M, Sudo G, Inoue H, Takada Y, Miura K, Yawata A, Nakase H.
  • Journal Title: Endoscopy. Volume: 54 Issue: S 02 Pages: E873-E874
  • DOI: 10.1055/a-1858-4893
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gel immersion endoscopic mucosal resection for early gastric cancer near the pyloric ring. (2022)
  • Author(s): Miura K, Sudo G, Saito M, Onuma K, Takada Y, Yawata A, Nakase H.
  • Journal Title: Endoscopy Volume: 54 Issue: 11 Pages: E644-E645
  • DOI: 10.1055/a-1730-4674
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 早期大腸がん浸潤先進部の微小環境における分子病態の解明と新規バイオマーカー・治療標的の探索． (2023)
  • Author(s): 須藤豪太，鈴木拓，仲瀬裕志．
  • Organizer: 第109回日本消化器病学会総会
• [Presentation] 早期大腸がん浸潤先進部の分子解析． (2023)
  • Author(s): 須藤豪太，山本英一郎，青木敬則，高澤啓，吉戸文乃，新沼猛，久保俊之，原田拓，萬顕，北嶋洋志，甲斐正広，小山内誠，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 大腸鋸歯状病変のDNAメチル化は正常大腸粘膜の抑制的なヒストン修飾と相関する． (2023)
  • Author(s): 鈴木拓，山本英一郎，須藤豪太，青木敬則，久保俊之，佐々木基，新沼猛，北嶋洋志，甲斐正広，山野泰穂，仲瀬裕志，菅井有．
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 活性化マクロファージはIL-1β-SAA1 axisを介して早期大腸がんの浸潤を促進する． (2022)
  • Author(s): 須藤豪太，山本英一郎，青木敬則，高澤啓，吉戸文乃，新沼猛，久保俊之，原田拓，萬顕，北嶋洋志，甲斐正広，小山内誠，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Serum amyloid A1は好中球をリクルートして早期大腸癌の浸潤を促進する． (2022)
  • Author(s): 吉戸文乃，須藤豪太，高澤啓，北嶋洋志，山本英一郎，青木敬則，新沼猛，石黒一也，久保俊之，原田拓，甲斐正広，小山内誠，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 大腸粘膜の抑制的ヒストン修飾はCIMP陽性の大腸腫瘍リスクと相関する． (2022)
  • Author(s): 山本英一郎，須藤豪太，久保俊之，原田拓，佐々木基，青木敬則，北嶋洋志，新沼猛，甲斐正広，山野泰穂，菅井有，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 腫瘍間質のAEBP1は頭頚部扁平上皮がんの進展を促進する． (2022)
  • Author(s): 関口翔平，萬顕，岡崎史佳，山本英一郎，新沼猛，高澤啓，須藤豪太，畠中柚衣，吉戸文乃，北嶋洋志，甲斐正広，小山内誠，廣橋良彦，小島隆，宮崎晃亘，鈴木拓．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会