原発巣の腫瘍縮小および転移抑制効果を示す膵がん治療薬の開発

• Project/Area Number: 23K06717
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 木下 理恵 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (40518297)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阪口 政清 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (70379840)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: がん / がん転移 / 抗体医薬品

Outline of Research at the Start

S100A8/A9タンパク質（S100A8とS100A9のヘテロダイマー）は、主に好中球や単球など間質細胞に由来する炎症メディエーターである。
申請者らは、S100A8/A9のヘテロダイマー構造特異的に結合するモノクローナル抗体をがん転移および炎症性疾患治療薬として開発した。
抗S100A8/A9抗体は、がん微小環境においてS100A8/A9とその受容体群との結合を阻害し、広範囲な炎症性サイトカイン産生を抑制し、がんの転移を有意に抑制する。
本申請では、早期発見が難しく非常に高い浸潤・転移能をもつ膵がんの治療手段として開発抗体の原発巣およびがん転移への治療効果を示し臨床応用を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

S100A8/A9タンパク質（S100A8とS100A9からなるヘテロダイマー）は、主に好中球や単球に由来する炎症性メディエーターであり、がんの進展において重要な役割を果たすことが知られている。申請者らは、このヘテロダイマー構造に特異的に結合するモノクローナル抗体を独自に開発した。本抗体は、S100A8/A9とその受容体群との相互作用を阻害することにより、炎症性サイトカインの過剰な産生を抑制し、腫瘍微小環境の悪性化を制御する。実際に、メラノーマ肺転移マウスモデルでは、抗体投与により転移を有意に抑制する効果が確認されている。また、特発性肺線維症およびアトピー性皮膚炎モデルにおいても治療効果を示し、これらの成果は既に査読付き論文として報告されている。
S100A8/A9は臓器線維化に共通する病態メカニズムの促進因子でもあり、本抗体はその抑制作用を通じて、線維性間質が顕著な膵がん原発巣への応用も期待される。特に膵がんは、早期診断が困難で進行例では著しい浸潤・転移能を示すことから、効果的な新規治療法の開発が強く求められている。
本研究では、本抗体の膵がん原発巣および転移巣に対する治療効果を明らかにし、その臨床応用の可能性を実証することを目的としている。今年度は、昨年度に取得した複数の細胞種に対するRNA-seq解析結果をもとに、S100A8/A9刺激により誘導されるがん悪性化因子の同定を進めた。さらに、ヒト膵がん細胞株を用いた同所移植モデルおよび新たに構築した脾臓内投与による肝転移マウスモデルにおいて、がん転移の進展段階に応じて臓器を採取・解析し、S100ファミリータンパク質の発現パターンの変化を明らかにした。その結果、転移前の臓器においてS100A8/A9の発現が顕著に上昇し、がん転移の成立に関与していることが示された。現在、本抗体の転移抑制効果のさらなる検証を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

今年度は、昨年度に実施した複数の細胞種に対するRNA-seq解析結果をもとに、S100A8/A9刺激に応答して活性化されるがん悪性化関連因子の同定を進めた。免疫細胞（primary macrophage、monocyte、neutrophil）に加え、線維芽細胞を用いて、S100A8/A9添加後に分泌される因子の網羅的解析をRNA-seqにより行った。S100A8/A9の刺激により発現が変動した遺伝子群に対してGene Ontology解析を実施した結果、炎症関連因子やchemotaxis関連因子の発現上昇が顕著に認められ、これらが腫瘍微小環境の悪性化や細胞の遊走・浸潤を介したがん転移促進に関与することが示唆された。
さらに、これらの細胞由来の培養上清中に含まれる因子が膵がん細胞に与える影響を検証するため、膵がん細胞に対する増殖、遊走および浸潤能の評価を行った。
動物実験では、Luciferase安定発現ヒト膵がん細胞株AsPC-1を用いた同所移植マウスモデルを構築し、in vivoイメージング（IVIS）を用いて抗S100A8/A9抗体の治療効果を、対照群（Control IgG）と比較検討した結果、原発巣および転移巣に対する有意な治療効果を確認した。
さらに、AsPC-1およびPanc-1細胞株を用いた脾臓内投与による肝転移マウスモデルを構築し、がん転移の進展段階に応じて肝臓を摘出後、S100ファミリータンパク質および膵がん悪性化に関連する複数の遺伝子についてmRNA解析を実施した。がん転移前の臓器（pre-metastatic niche）と、転移成立後の臓器との遺伝子発現パターンを比較した結果、S100A8/A9の発現上昇が転移促進に寄与していることが明らかとなった。現在、本モデルにおける抗S100A8/A9抗体の治療効果の詳細な検証を進行中である。

Strategy for Future Research Activity

来年度は、今年度に引き続き、膵がん同所移植モデルおよび脾臓内投与による肝転移モデルを用いて、抗S100A8/A9抗体の原発巣および転移巣に対する治療効果の検証を継続する。がん転移の進展をIVISイメージングにより確認した後、原発巣および転移巣を摘出し、肉眼的観察、組織学的評価（HE染色、Ki67染色、線維化評価としてのシリウスレッド染色）を行う。さらに、ELISAおよびRNA-seq解析を通じて、サイトカイン・ケモカインとその受容体、ならびにがん関連因子の発現動態を網羅的に解析し、治療効果を多角的に評価する予定である。
加えて、in vitroにおいて各種細胞（免疫細胞、線維芽細胞など）に対して実施したRNA-seq解析の結果とin vivoデータを統合し、S100A8/A9が膵がんの進展に関与する分子ネットワークの全体像を明らかにすることを目指す。さらに、S100A8/A9刺激により活性化される膵がん細胞内のシグナル伝達経路の解析を進め、抗体治療の分子基盤を明確化し、臨床応用に向けた科学的根拠の確立を図る。

Research Products

• [Journal Article] An S100A8/A9 neutralizing antibody potently aameliorates contact hypersensitivity and apoptotic dermatitis symptoms (2025)
  • Author(s): Gohara Y, Kinoshita R, Tomonobu N, ..., Sakaguchi Y, Futami J, Inoue Y, Kondo E, Toyooka S, Morizane S, Ishiko A, Morita S, Sagayama K, Nakao K, Sakaguchi M
  • Journal Title: J Invest Dermatol. Volume: S0022-202X(25)00029-6 Issue: 8 Pages: 00029-6
  • DOI: 10.1016/j.jid.2025.01.007
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Plasma S100A8/A9 level predicts response to immune checkpoint inhibitors in patients with advanced non-small cell lung cancer (2025)
  • Author(s): Kuribayashi T, Kinoshita R, Ninomiya K, Makimoto G, Kubo T, Rai K, Ichihara E, Hotta K, Tabata M, Maeda Y, Kiura K, Toyooka S, Sakaguchi M, Ohashi K
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 15 Issue: 1 Pages: 2577-2577
  • DOI: 10.1038/s41598-025-87232-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Enhanced design of pCMViR-TSC plasmid vector for sustainably high cargo gene expression in mammalian cells (2024)
  • Author(s): Sakaguchi M, Kinoshita R, Tomonobu N, Sakaguchi Y, Futami J, Yamauchi A, Murata H, Yamamoto KI, ..., Sagayama K, Toyooka S, Kondo E, Inoue Y
  • Journal Title: In Vitro Cell Dev Biol Anim. Volume: 60 Issue: 10 Pages: 1215-1227
  • DOI: 10.1007/s11626-024-00992-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] S100A11 is involved in the progression of colorectal cancer through the desmosome-catenin-TCF signaling pathway (2024)
  • Author(s): Zhou Jin、Murata Hitoshi、Tomonobu Nahoko、Mizuta Naoko、Yamakawa Atsuko、Yamamoto Ken-ichi、Kinoshita Rie、Sakaguchi Masakiyo
  • Journal Title: In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal Volume: 60 Issue: 10 Pages: 1138-1149
  • DOI: 10.1007/s11626-024-00930-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lysyl oxidase-like 4 promotes the invasiveness of triple-negative breast cancer cells by orchestrating the invasive machinery formed by annexin A2 and S100A11 on the cell surface (2024)
  • Author(s): Takahashi Tetta、Tomonobu Nahoko、Kinoshita Rie、Yamamoto Ken-ichi、Murata Hitoshi、Komalasari Ni Luh Gede Yoni、...、Honjo Tomoko、Sakaguchi Yoshihiko、Yamauchi Akira、Kuribayashi Futoshi、Kondo Eisaku、Inoue Yusuke、Futami Junichiro、Toyooka Shinichi、Zamami Yoshito、Sakaguchi Masakiyo
  • Journal Title: Frontiers in Oncology Volume: 14 Pages: 1371342-1371342
  • DOI: 10.3389/fonc.2024.1371342
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phosphorylated SARM1 is involved in the pathological process of rotenone-induced neurodegeneration (2023)
  • Author(s): Murata Hitoshi、Phoo May Tha Zin、Ochi Toshiki、Tomonobu Nahoko、Yamamoto Ken-ichi、Kinoshita Rie、Miyazaki Ikuko、Nishibori Masahiro、Asanuma Masato、Sakaguchi Masakiyo
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 174 Issue: 6 Pages: 533-548
  • DOI: 10.1093/jb/mvad068
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] STAT1/3 signaling suppresses axon degeneration and neuronal cell death through regulation of NAD+-biosynthetic and consuming enzymes (2023)
  • Author(s): Murata Hitoshi、Yasui Yu、Oiso Kazuma、Ochi Toshiki、Tomonobu Nahoko、Yamamoto Ken-ichi、Kinoshita Rie、Sakaguchi Masakiyo
  • Journal Title: Cellular Signalling Volume: 108 Pages: 110717-110717
  • DOI: 10.1016/j.cellsig.2023.110717
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lysyl oxidase-like 4 exerts an atypical role in breast cancer progression that is dependent on the enzymatic activity that targets the cell-surface annexin A2 (2023)
  • Author(s): Sakaguchi, M., Komalasari, N. L. G. Y., Tomonobu, N., Kinoshita, R., Chen, Y., Sakaguchi, Y., Gohara, Y., Jiang, F., Yamamoto, K., Murata, H., Ruma, I. M. W., Sumardika, I. W., Zhou, J., Yamauchi, A., Kuribayashi, F., Inoue, Y., Toyooka, S.
  • Journal Title: Front. Oncol. Volume: 13 Pages: 1142907-1142907
  • DOI: 10.3389/fonc.2023.1142907
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Nuclear accumulation of cell surface programmed cell death ligand 1 promotes metastatic outgrowth in triple-negative breast cancer cells (2024)
  • Author(s): Y. Gohara, N. Tomonobu, R. Kinoshita, K. Yamamoto, H. Murata, M. Sakaguchi
  • Organizer: American Association for Cancer Research (AACR)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] LOXL4を起点としたトリプルネガティブ乳がんの浸潤性亢進に関わるシグナル伝達の解析 (2024)
  • Author(s): 友信 奈保子、木下 理恵、合原 勇馬、山内 明、二見 淳一郎、近藤 英作、豊岡 伸一、阪口 政清
  • Organizer: 第83回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 炎症性皮膚疾患治療を目指した新規抗体医薬品の開発 (2024)
  • Author(s): 木下 理恵、合原 勇馬、友信 奈保子、山本 健一、村田 等、本莊 知子、二見 淳一郎、嵯峨山 和美、阪口 政清
  • Organizer: 第47回分子生物学会年会
• [Presentation] 膵がん進展におけるS100A8/A9 の機能解析と抗体による治療への応用 (2023)
  • Author(s): 宮本航大, 木下理恵, 小林和子, 友信奈保子, 山本健一, 村田等, 許南浩, 豊岡伸一, 阪口政清
  • Organizer: 日本組織培養学会第95回大会
• [Presentation] Development of pancreatic cancer therapy targeting S100A8/A9 of tumor microenvironment (2023)
  • Author(s): Rie Kinoshita, Nahoko Tomonobu, Akira Yamauchi, Junichiro Futami, Shinichi Toyooka, Masakiyo Sakaguch
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会