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 2022)
• 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、がん抑制遺伝子RBに突然変異を有する、遺伝性網膜芽細胞腫をはじめとした多くの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。
RB変異がんに対する予防戦略として、RB変異によって恒常的に活性化した転写因子E2Fを直接阻害する方法と、変異により失活したRBの代替として、類似の機能を有するファミリー分子であるp107やp130を活性化する方法の二種類を考案した。E2F阻害時に発現抑制される遺伝子群と、RBファミリー活性化時に発現抑制される遺伝子群、これら二つに共通する遺伝子を過去の報告から探索した結果、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という異なる作用機序を有する薬剤を同時に発見できると考えられた。
次に、RB遺伝子を完全に欠失しているヒト網膜芽細胞腫WERI-Rb-1細胞に対し、E2F阻害の陽性対照としてpan-E2F阻害剤HLM006474を、RBファミリー活性化の陽性対照としてCDK2/4/6阻害剤PF-06873600を投与した際の細胞増殖およびCyclin E1 mRNA発現の変化を調査した。その結果、いずれの薬剤も、WERI-Rb-1細胞の増殖を抑制し、Cyclin E1 mRNA発現を低下させることが判明した。さらに、PF-06873600を投与時には、RBファミリーp130が脱リン酸化、すなわち活性化していることを見出した。これらの結果は、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の基礎となるだけでなく、RB変異がんに対する予防戦略としてE2F阻害およびRBファミリー活性化が有用であるという根拠を示している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初、E2F阻害剤の探索とRBファミリー活性化剤の探索を分けて行う予定であった。しかし、二種類の薬剤を同時に見出しうる「Cyclin E1遺伝子のプロモーター活性低下」という新たなスクリーニングの指標を考案したことにより、必要実験量の大幅な削減が見込まれた。さらに、陽性対照化合物によるRB欠失がん細胞株WERI-Rb-1の増殖抑制、Cyclin E1遺伝子発現の抑制および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。以上の理由により、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遺伝子のプロモーター活性を測定するためのプラスミドベクターをRB欠失がん細胞株WERI-Rb-1に導入し、陽性対照化合物HLM006474およびPF-06873600投与によりプロモーター活性が低下することを確認する。プロモーター活性の低下を確認できれば、これを指標として食品や薬品ライブラリーを用いたスクリーニングを開始する。
E2F阻害剤およびRBファミリー活性化剤は、いずれも細胞周期をG1期で停止させることが期待できる。WERI-Rb-1細胞をはじめとしたRB変異がん細胞に対し、得られたヒット化合物が細胞周期をG1期で停止させるかどうかを検討する。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、細胞周期停止効果が増強するか検証する。
最後に、WERI-Rb-1細胞をはじめとしたRB変異がん細胞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退縮効果を検証する。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] 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
  • 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] 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