International collaboration research on the identification of novel driver genes for prostate cancer by single cell analysis.

• Project/Area Number: 22KK0135
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 菊川 忠彦 愛媛大学, 医学部附属病院, 准教授 (70444734)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 隆太 愛媛大学, 医学部附属病院, 助教 (00813635) ; 雑賀 隆史 愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (10314676) ; 三浦 徳宣 愛媛大学, 医学部附属病院, 講師 (80554427) ; 飯尾 浩之 兵庫医科大学, 医学部, 助教 (80972231)
• Project Period (FY): 2022-10-07 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥20,150,000 (Direct Cost: ¥15,500,000、Indirect Cost: ¥4,650,000); Fiscal Year 2025: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2024: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 前立腺癌 / シングルセル解析 / 神経内分泌癌

Outline of Research at the Start

前立腺癌は不均一性を特徴とする腫瘍で、日本人前立腺癌患者の薬剤感受性や予後は欧米人と比較して良好であると言われている。多様性に富んだ遺伝プロファイルを解析することは、前立腺癌の発生・進行にかかわる遺伝的メカニズム解明・新規治療の導出に繋がる。今回、シングルセル解析にて１細胞に発現する遺伝子変異を時空間的かつ網羅的に解析する。米国シアトルの研究グループと国際共同研究を展開することにより、前立腺癌の真のドライバー遺伝子を探索する。更に我々の有する日本人前立腺癌患者の臨床データベースをを米国人データと照合することで、日本人特有の遺伝子変異や薬剤への感受性、予後予測因子を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

当研究は、前立腺癌領域におけるシングルセル解析を確立・応用し、前立腺癌の真のドライバー遺伝子を探索することが目的である。前立腺癌の中で、神経内分泌前立腺癌（NEPC）は1％未満であるが典型的なアンドロゲン受容体経路陽性の前立腺腺癌（ARPC）と比較して非常に予後不良である。また、同一組織でde novo NEPCとAPRCが同時に診断された症例はほとんど報告されていない。このため、我々はシングルセル解析の応用手法である空間的遺伝子発現解析技術を用いて、de novo NEPCとARPCの遺伝子発現の違いを検討した。de novo 転移性 NEPC と ARPC を併発している非筋層浸潤性膀胱尿路上皮癌に対し、ロボット支援腹腔鏡下膀胱摘出術を実施した際に得られたホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）試料をシークエンスに使用した。この試料を用いて、Visium CytAssist Spatial Gene Expression analysis (10x genetics)を大阪大学微生物病研究所にて実施した。結果は、前立腺組織のNEPC部位では神経内分泌シグネチャーが、ARPC部位ではアンドロゲン受容体シグネチャーがアップレギュレーションされていた。また、NEPC部位ではTP53、RB1、PTENのダウンレギュレーション、相同組換え修復（HRR）遺伝子のアップレギュレーションは観察されなかった。現在のところ、1症例に過ぎないが、上記のようなde novo NEPCの遺伝的メカニズムのより良い理解につながる非常に重要なデータが得られている。また、今回の共同研究先であるFred Hutchinson Cancer Research Centerには渡辺隆太医師が現地に赴き、上記内容含め最先端のシングルセル解析技術につき習得中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでに、空間的遺伝子発現解析技術を用いて、de novo NEPCとARPCの遺伝子発現の違いを可視化する解析が出来ている。さらに、NEPC周辺の腫瘍微小環境において、Rbfox3、SFRTM2のダウンレギュレーションと線維化を示すマーカー（HGF、HMOX1、ELN、GREM1）のアップレギュレーションも確認出来ている。現在、これらの得られたデータを用いて解析を進めているところである。

Strategy for Future Research Activity

今後は症例と基礎データの蓄積にて研究を進行する。Fred Hutchinson Cancer Research Centerと連携を取りながら、最先端のシングルセル技術を前立腺癌領域で確立、応用し、新規治療法の開発、前立腺癌患者の予後改善につながるよう研究を推進する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Fred Hutchinson Cancer Research Center(米国)