Development of preemptive medicine against RB-mutated malignancies

• Project/Area Number: 22K18407
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 58:Society medicine, nursing, and related fields
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 酒井 敏行 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任教授 (20186993)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安田 周祐 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10643398) ; 谷口 恵香 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70882942) ; 堀中 真野 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (80512037)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2027: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2026: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2025: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: 先制医療 / がん / RB / 予防

Outline of Research at the Start

個々の遺伝性疾患を発症前に薬剤で予防する『先制医療』の必要性が出てきた。それにも関わらず、がん体質の要因であるがん抑制遺伝子の失活に対する特異的予防法の研究は極めて遅れている。私達は、発がん抑制に最重要とされる『がん抑制遺伝子RB』を活性化することが先制医療に繋がると考え、研究を行ってきた。しかしながら、RB自体に突然変異を有する遺伝性網膜芽細胞腫家系の未発症変異保有者に対し、発症を予防する先制医療研究は皆無である。今回、失活したRBの機能を代償し得る方法を探索し、網膜芽細胞腫家系に対する先制医療の開発研究を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、遺伝性網膜芽細胞腫をはじめとした、がん抑制遺伝子RBに突然変異を有する難治性がんの未発症変異保有者に対する予防薬の開発を目的とする。
研究代表者らが提唱してきた「RB再活性化がん予防法」は、RBタンパク質が後天的に失活した場合には著効する一方、RB遺伝子の突然変異により完全な機能喪失をきたした場合には効果が乏しいと考えられた。このRB変異がんに対する新たな予防戦略として、RB失活により活性化される転写因子E2Fを直接阻害する方法と、RBに類似の機能を有するファミリー分子p107、p130を活性化する方法を考案した。E2F阻害時に発現抑制され、同時にRBファミリー活性化時にも発現抑制される遺伝子として、Cyclin E1遺伝子を見出した。Cyclin E1遺伝子のプロモーター活性低下を指標としたcell-basedスクリーニングを行うことによって、E2F阻害剤とRBファミリー活性化剤を同時に発見できると考えられた。
RB変異を有する網膜芽細胞腫WERI-Rb-1細胞、骨肉腫Saos-2細胞に対し、陽性対照としてpan-E2F阻害剤HLM006474、CDK2/4/6阻害剤PF-06873600を投与した際の細胞増殖、Cyclin E1 mRNA発現およびプロモーター活性の変化を調査した。いずれの薬剤も、細胞増殖抑制効果、Cyclin E1 mRNA発現低下およびプロモーター活性低下を引き起こした。さらに、PF-06873600投与時に、RBファミリーp130が活性化していることを見出した。以上より、E2F阻害およびRBファミリー活性化はRB変異がんに対する予防戦略として有用であることを実証し、Cyclin E1遺伝子のプロモーター活性低下を指標としたスクリーニング系構築に繋がる知見を得ることができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初、E2F阻害剤およびRBファミリー活性化剤は、それぞれ別の方法で探索する予定であった。しかし、これら二つの異なる作用機序を有する薬剤を同時に選別し得る「Cyclin E1遺伝子のプロモーター活性低下」という新たな指標を見出したことにより、必要実験量の半減が見込まれた。さらに、陽性対照化合物によるRB変異がん細胞株WERI-Rb-1、Saos-2の増殖抑制、Cyclin E1遺伝子発現およびプロモーター活性の低下、およびRBファミリーp130の活性化を確認し、スクリーニング系構築のために必要な情報を揃えることができた。
cell-basedスクリーニングでは被験化合物の処理によって細胞数が減少し、偽陽性が生じることがある。この問題を解決するために、細胞数に比例して発光が増強するプローブと併用でき、細胞数の補正が可能なCyclin E1プロモーターベクターを構築した。
以上の理由により、スクリーニングの準備は整いつつあり、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

Cyclin E1プロモーターベクターをRB変異がん細胞株に導入し、安定強制発現細胞株を樹立することにより、Cyclin E1プロモーター活性を指標とした、食品や薬品ライブラリーに対するE2F阻害剤およびRBファミリー活性化剤のスクリーニングを行う。
E2F阻害剤およびRBファミリー活性化剤は、いずれもがん細胞の増殖を抑制することが期待できるため、得られたヒット化合物がRB変異がん細胞株の増殖を抑制するどうかを検討する。さらに、これまでの研究成果であるRBファミリー再活性化食品成分や薬剤を併用することで、がん細胞増殖抑制効果が増強するかどうかを検証する。
最後に、RB変異がん細胞株を免疫不全マウスに移植し、ヒット化合物を投与した際の腫瘍生長抑制効果を検証する。並行し、アフィニティクロマトグラフィーを用いてヒット化合物の細胞内での結合分子を同定し、作用機序を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Design, synthesis, and biological evaluation of phenylcyclopropylamine-entinostat conjugates that selectively target cancer cells (2024)
  • Author(s): Ota Y, Itoh Y, Takada Y, Yamashita Y, Hu C, Horinaka M, Sowa Y, Masuda M, Sakai T, Suzuki T
  • Journal Title: Bioorg Med Chem Volume: 100 Pages: 117632-117632
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2024.117632
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of combined therapeutic targeting of AXL and ATR on pleural mesothelioma cells (2024)
  • Author(s): Hirai S, Yamada T, Katayama Y, Ishida M, Kawachi H, Matsui Y, Nakamura R, Morimoto K, Horinaka M, Sakai T, Sekido Y, Tokuda S, Takayama K
  • Journal Title: Mol Cancer Ther Volume: 23 Issue: 2 Pages: 212-222
  • DOI: 10.1158/1535-7163.mct-23-0138
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Discovery of selective histone deacetylase 1 and 2 inhibitors: screening of a focused library constructed by click chemistry, kinetic binding analysis, and biological evaluation (2023)
  • Author(s): Itoh Y, Zhan P, Tojo T, Jaikhan P, Ota Y, Suzuki M, Li Y, Hui Z, Moriyama Y, Takada Y, Yamashita Y, Oba M, Uchida S, Masuda M, Ito S, Sowa Y, Sakai T, Suzuki T
  • Journal Title: J Med Chem Volume: 66 Issue: 22 Pages: 15171-15188
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.3c01095
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Discovery of cancer-preventive juices reactivating RB functions (2023)
  • Author(s): Masuda M, Horinaka M, Yasuda S, Morita M, Nishimoto E, Ishikawa H, Mutoh M, Sakai T
  • Journal Title: Environmental Health and Preventive Medicine Volume: 28 Issue: 0 Pages: 54-54
  • DOI: 10.1265/ehpm.23-00160
  • ISSN: 1342-078X, 1347-4715
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of an activity-based chemiluminogenic probe for γ-glutamylcyclotransferase (2023)
  • Author(s): Nohara Y, Taniguchi K, Ii H, Masuda S, Kawakami H, Matsumoto M, Hattori Y, Kageyama S, Sakai T, Nakata S, Yoshiya T
  • Journal Title: Org Biomol Chem Volume: 21 Issue: 29 Pages: 5977-5984
  • DOI: 10.1039/d3ob00655g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of c-Met as a novel target of γ-glutamylcyclotransferase (2023)
  • Author(s): Saito Y, Taniguchi K, Ii H, Horinaka M, Kageyama S, Nakata S, Ukimura O, Sakai T
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 13 Issue: 1 Pages: 11922-11922
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39093-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Adaptive resistance to lorlatinib via EGFR signaling in ALK-rearranged lung cancer (2023)
  • Author(s): Katayama Y, Yamada T, Tanimura K, Tokuda S, Morimoto K, Hirai S, Matsui Y, Nakamura R, Ishida M, Kawachi H, Yoneda K, Hosoya K, Tsuji T, Ozasa H, Yoshimura A, Iwasaku M, Kim YH, Horinaka M, Sakai T, Utsumi T, Shiotsu S, Takeda T, Katayama R, Takayama K
  • Journal Title: npj Precision Oncology Volume: 7 Issue: 1 Pages: 12-12
  • DOI: 10.1038/s41698-023-00350-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Salicylic acid directly binds to ribosomal protein S3 and suppresses CDK4 expression in colorectal cancer cells (2022)
  • Author(s): Imai A, Horinaka M, Aono Y, Iizumi Y, Takakura H, Ono H, Yasuda S, Taniguchi K, Nishimoto E, Ishikawa H, Mutoh M, Sakai T
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 628 Pages: 110-115
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.08.082
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cancer-cell-selective targeting by arylcyclopropylamine-vorinostat conjugates (2022)
  • Author(s): Ota Y, Itoh Y, Kurohara T, Singh R, Elboray EE, Hu C, Zamani F, Mukherjee A, Takada Y, Yamashita Y, Morita M, Horinaka M, Sowa Y, Masuda M, Sakai T, Suzuki T
  • Journal Title: ACS Medicinal Chemistry Letters Volume: 13 Issue: 10 Pages: 1568-1573
  • DOI: 10.1021/acsmedchemlett.2c00126
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] “RB-reactivator screening” as a novel cell-based assay for discoveries of molecular targeting agents including the first-in-class MEK inhibitor trametinib (trade name: Mekinist) (2022)
  • Author(s): Sakai T
  • Journal Title: Pharmacology & Therapeutics Volume: 236 Pages: 108234-108234
  • DOI: 10.1016/j.pharmthera.2022.108234
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Citrus limon L.-Derived Nanovesicles Show an Inhibitory Effect on Cell Growth in p53-Inactivated Colorectal Cancer Cells via the Macropinocytosis Pathway (2022)
  • Author(s): Takakura Hideki、Nakao Toshimasa、Narita Takumi、Horinaka Mano、Nakao-Ise Yukako、Yamamoto Tetsushi、Iizumi Yosuke、Watanabe Motoki、Sowa Yoshihiro、Oda Keisuke、Mori Nobuhiro、Sakai Toshiyuki、Mutoh Michihiro
  • Journal Title: Biomedicines Volume: 10 Issue: 6 Pages: 1352-1352
  • DOI: 10.3390/biomedicines10061352
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Stabilization of CDK6 by ribosomal protein uS7, a target protein of the natural product fucoxanthinol (2022)
  • Author(s): Iizumi Yosuke, Sowa Yoshihiro, Goi Wakana, Aono Yuichi, Watanabe Motoki, Kurumida Yoichi, Kameda Tomoshi, Akaji Kenichi, Kitagawa Masatoshi, Sakai Toshiyuki.
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 5 Issue: 1 Pages: 564-564
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03522-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficacy of Low-Dose Aspirin in Colorectal Cancer Risk Prevention is Dependent on ADH1B and ALDH2 Genotype in Japanese Familial Adenomatous Polyposis Patients (2022)
  • Author(s): Mure Kanae、Ishikawa Hideki、Mutoh Michihiro、Horinaka Mano、Otani Takahiro et al.
  • Journal Title: Cancer Research Communications Volume: 2 Issue: 6 Pages: 483-488
  • DOI: 10.1158/2767-9764.crc-22-0088
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A chemoproteoinformatics approach demonstrates that aspirin increases sensitivity to MEK inhibition by directly binding to RPS5 (2022)
  • Author(s): Watanabe Motoki、Boku Shogen、Kobayashi Kaito、Kurumida Yoichi、Sukeno Mamiko、Masuda Mitsuharu、Mizushima Katsura、Kato Chikage、Iizumi Yosuke、Hirota Kiichi、Naito Yuji、Mutoh Michihiro、Kameda Tomoshi、Sakai Toshiyuki
  • Journal Title: PNAS Nexus Volume: 1 Issue: 2
  • DOI: 10.1093/pnasnexus/pgac059
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 新規がん予防標的GGCTの阻害はc-Met発現低下を介してがん細胞の増殖を抑制する (2024)
  • Author(s): 谷口恵香, 齋藤友允子, 飯居宏美, 堀中真野, 影山進, 中田晋, 浮村理, 酒井敏行
  • Organizer: 第94回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] 実践的がん予防を目指して-RB再活性化果実飲料の開発- (2024)
  • Author(s): 堀中真野, 増田光治, 安田周祐, 森田美枝, 西幹栄美, 石川秀樹, 武藤倫弘, 酒井敏行
  • Organizer: 第94回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] RB再活性化能を有する果実とTRAIL誘導能を有する乳酸菌による新規がん予防戦略 (2024)
  • Author(s): 堀中真野, 増田光治, 安田周祐, 森田美枝, 西幹栄美, 石川秀樹, 武藤倫弘, 酒井敏行
  • Organizer: 第94回日本衛生学会学術総会
• [Presentation] GGCTの阻害は、AMPK-STAT3-c-Met経路の抑制を介してがん抑制遺伝子RBを活性化する (2024)
  • Author(s): 谷口恵香, 齋藤友充子, 飯居宏美, 堀中真野, 影山進, 中田晋, 浮村理, 酒井敏行
  • Organizer: 第23回分子予防環境医学研究会大会
• [Presentation] 実践的がん予防を目指した、RB再活性化果実飲料の開発 (2024)
  • Author(s): 堀中真野, 増田光治, 安田周祐, 森田美枝, 西幹栄美, 石川秀樹, 武藤倫弘, 酒井敏行
  • Organizer: 第23回分子予防環境医学研究会大会
• [Presentation] RB再活性化ジュースの発見 (2023)
  • Author(s): 増田光治, 堀中真野, 安田周祐, 森田美枝, 西幹栄美, 石川秀樹, 武藤倫弘, 酒井敏行
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] OH基を有する天然物質の標的タンパク質同定法の開発と抗がんメカニズムの解明 (2023)
  • Author(s): 飯泉陽介, 曽和義広, 後居和佳奈, 青野裕一, 渡邉元樹, 来見田遥一, 亀田倫史, 赤路健一, 北川雅敏, 酒井敏行
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] RET変異がんにおけるHER3活性化を介したセルペルカチニブに対する治療抵抗性に関する基礎的検討 (2023)
  • Author(s): 片山勇輝, 山田忠明, 谷村恵子, 森本健司, 矢野聖二, 堀中真野, 酒井敏行, 高山浩一
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] KRAS-12C陽性肺がんにおけるAXLの活性化を介したKRAS-G12C阻害薬初期治療抵抗性 (2023)
  • Author(s): 森本健司, 山田忠明, 平井聡一, 片山勇輝, 矢野聖二, 堀中真野, 酒井敏行, 徳田深作, 高山浩一
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 新規がん予防標的γ-グルタミルシクロトランスフェラーゼの阻害は、c-Met発現低下を介してがん細胞の増殖を抑制する (2023)
  • Author(s): 齋藤友充子, 谷口恵香, 飯居宏美, 堀中真野, 影山進, 中田晋, 浮村理, 酒井敏行
  • Organizer: がん予防学術大会2023金沢（第30回日本がん予防学会)
• [Presentation] OH基を有する抗がん物質の標的タンパク質同定法の開発 (2023)
  • Author(s): 飯泉陽介, 曽和義広, 青野裕一, 渡邉元樹, 酒井敏行
  • Organizer: 第27回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [Presentation] 悪性胸膜中皮腫におけるATR阻害薬とAXL阻害薬併用治療の検討 (2023)
  • Author(s): 平井聡一, 片山勇輝, 堀中真野, 酒井敏行, 関戸好孝, 山田忠明
  • Organizer: 第27回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [Presentation] ケモプロテオミクスによるMEK阻害剤の細胞死誘導抵抗性機構の解明と新規標的分子RPS5の発見 (2023)
  • Author(s): 渡邉元樹, 朴将源, 加藤千翔, 飯泉陽介, 酒井敏行
  • Organizer: 第27回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [Presentation] RET融合遺伝子陽性がんにおけるHER3シグナル活性化を介した初期治療抵抗性機構の解明 (2023)
  • Author(s): 片山勇輝, 谷村恵子, 森本健司, 矢野聖二, 堀中真野, 酒井敏行, 山田忠明
  • Organizer: 第27回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [Presentation] Identification of c-Met as a novel target of γ-glutamylcyclotrasnferase in a prostate cancer cell line (2023)
  • Author(s): 齋藤友充子, 谷口恵香, 飯居宏美, 堀中真野, 影山進, 中田晋, 浮村理, 酒井敏行
  • Organizer: 第110回日本泌尿器科学会総会
• [Presentation] 多発性骨髄腫に対するRSK2、AKT二重阻害療法開発の理論的基盤 (2022)
  • Author(s): 黒田純也, 塚本拓, 堀中真野, 酒井敏行
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] ALK融合遺伝子陽性肺がんにおけるEGFRシグナル活性化を介したロルラチニブ初期治療抵抗性の解明とその克服 (2022)
  • Author(s): 片山勇輝, 谷村恵子, 森本健司, 堀中真野, 酒井敏行, 小笹裕晃, 山田忠明
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] RB活性化果実飲料の発見 (2022)
  • Author(s): 増田光治, 堀中真野, 安田周祐, 森田美枝, 西幹栄美, 石川秀樹, 武藤倫弘, 酒井敏行
  • Organizer: がん予防学術大会2022
• [Presentation] 新規がん予防標的GGCTは、がん細胞にHIF-1α発現を誘導して好気的解糖を促進する (2022)
  • Author(s): 谷口恵香, 影山進, 茂山千愛美, 安藤翔太, 飯居宏美, 芦原英司, 堀中真野, 酒井敏行, 窪田成寿, 河内明宏, 中田晋
  • Organizer: がん予防学術大会2022
• [Presentation] サリチル酸はヒト大腸がん細胞のRPS3に結合し、CDK4発現抑制と細胞周期のG1期停止を誘導する (2022)
  • Author(s): 今井綾香, 堀中真野, 青野裕一, 飯泉陽介, 高倉秀樹, 小野寿子, 谷口恵香, 安田周祐, 西幹栄美, 石川秀樹, 武藤倫弘, 酒井敏行
  • Organizer: がん予防学術大会2022
• [Presentation] 延命草成分オリドニンはp38とNF-κBを介して老化関連分泌現象を阻害する (2022)
  • Author(s): 安田周祐, 堀中真野, 飯泉陽介, 後居和佳奈, 助野真美子, 酒井敏行
  • Organizer: がん予防学術大会2022
• [Presentation] ALK融合遺伝子陽性肺がんにおけるJNK/c-Jun経路活性化を介したALK阻害薬抵抗性機構の解明 (2022)
  • Author(s): 谷村恵子, 堀中真野, 米田和恵, 矢野聖二, 酒井敏行, 山田忠明
  • Organizer: 第26回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [Presentation] ALK融合遺伝子陽性肺がんにおけるEGFRシグナル活性化を介したLorlatinibの初期治療抵抗性機構の解明 (2022)
  • Author(s): 片山勇輝, 谷村恵子, 森本健司, 堀中真野, 酒井敏行, 山田忠明
  • Organizer: 第26回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [Patent(Industrial Property Rights)] ＲＢ活性化食品組成物 (2022)
  • Inventor(s): 酒井敏行、堀中真野、増田光治
  • Industrial Property Rights Holder: 京都府公立大学法人、築野食品工業株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2022-036535
  • Filing Date: 2022