| Project/Area Number |
23K21448
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| Project/Area Number (Other) |
21H03002 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55020:Digestive surgery-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
檜井 孝夫 広島大学, 病院(医), 教授 (10444689)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 直也 国立研究開発法人国立がん研究センター, 先端医療開発センター, ユニット長 (20571798)
下村 学 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (60457249)
外丸 祐介 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 教授 (90309352)
仙谷 和弘 広島大学, 医系科学研究科(医), 講師 (30508164)
池上 恒雄 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (80396712)
高倉 有二 広島大学, 学内共同利用施設等, その他 (20581698)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 治療抵抗性大腸癌 / 発癌の分子病態 / 新規分子標的 / 遺伝子改変マウス / マウスモデル |
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| Outline of Research at the Start |
大腸癌は遺伝子異常が多段階に蓄積して発生するため遺伝学的に複雑な癌であるが, 近年,遺伝子発現プロファイルやゲノム不安定性によって４つのサブタイプに分類されてきている. それらのうち治療抵抗性サブタイプのCMS3(代謝型)とCMS4(間葉型）で全体の４割を占め, CMS3では高度浸潤癌, CMS4では間葉浸潤癌となる. 本研究では, 治療抵抗性の形質をもつCMS3やCMS4を再現する複合的遺伝子改変マウスモデルを作製し、腫瘍検体の解析により治療抵抗性の原因となるバイオマーカーの同定ならびに新規候補薬の開発を目指す.
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の成果：本研究では,治療抵抗性大腸癌に分類されるCMS3（代謝型）大腸癌, CMS4（間葉型）大腸癌の分子病態の解明と新規分子標的の同定による治療法の開発を目的としてきた。これまでの研究期間で以下の成果が得られた。
（１）CMS3（代謝型）マウスモデルを使った実験では、大腸癌でドライバー遺伝子としてRAS, BRAF,PI3K/PTENなどが関与しており、これに関連したマウス発癌モデルから腫瘍細胞を回収し、ドライバー遺伝子を同定してゲノム解析を進めてきた。
Apc+Krasマウスでは、ゲノム不安定性に起因するheterogenietyが存在することから、マイクロサテライト不安定性（MSI）と染色体不安定性(CIN)を背景に遺伝子発現プロファイルを比較して応答分子の同定のための実験モデルの構築を行った。また、ヒトの高度浸潤癌に極めて近い形態ならびに分子病態を持つApc+Ptenマウスからも腫瘍細胞を回収し、高品質な核酸を抽出し、全ゲノム解析を行なった。Apcについては、LOHを認めたが、Ptenについては片アレルの欠損のみ認めた。これらの遺伝子型が、下流のシグナルに及ぼす影響をウエスタンブロット法を用いて蛋白質発現レベルとRNAseq法により転写産物の解析した。Ptenハプロ不全により下流のAKTリン酸化が亢進し、GSEAではmTORC1経路の活性化が認められた。
（２）CMS4マウスモデル（Apc+Tgfbr2変異マウス）を使った実験では、腫瘍内に粘液癌が発生するというheterogenietyが観察されたが、形態の異なる腫瘍の発生原因を究明するために空間的トランスクリプトームの解析のための検体を作成した。今後これらの詳細な解析を進めていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は研究期間が4年間の予定となっており、最初の3年間で解析に必要なデータを収集し、残りの1年間で対象遺伝子を絞り込み、その機能などを検証する計画となっていることから、令和5年度末の時点（3年目が終了した段階）で、以下の結果が得られており、今後はバイオインフォマティックスを中心とした解析とその検証の予定で、4年目の令和6年度には、解析に必要なデータが回収できている状況である。
（１）CMS3（代謝型）マウスモデルを使った実験では、Apc+Ptenマウスでも、腫瘍細胞を回収し、高品質な核酸を抽出し、全ゲノム解析を行なった。また下流のシグナルに及ぼす影響をウエスタンブロット法およびRNAseq法により解析した。GSEAでは関連するシグナル伝達系の活性化が認められた。またmTORの特異的阻害剤（Rapamycin）で高い抗腫瘍効果が得られたモデルでも、腫瘍細胞の回収とそれを用いた遺伝子発現プロファイル検査と全ゲノム解析を行い、データが回収できている。
（２）CMS4マウスモデル（粘液がんモデル、Apc+Tgfbr2変異マウス）を使った実験では、形態の異なる腫瘍の発生原因を究明するために,異なる形態の腫瘍を回収して高品質の核酸を抽出できており、令和6年度には、形態変化に関連する分子の絞り込みを行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. CMS3マウスモデル
Apc+Ptenマウスは、ヒトの高度浸潤癌に極めて近い分子病態であり、PI3K/PTENの下流で中心的な役割を担っているmTORを特異的阻害剤（Rapamycin）によって阻害することで高い抗腫瘍効果が得られている。現在、全ゲノム解析の結果をバイオインフォマティシャンと一緒に解析中である。これまでヒトの大腸がんで検出されてこなかったゲノムのrearrengementなどが同定される可能性がある。2024年度中には、2023年度に提出した全ゲノム解析の結果を詳細に解析して、大腸癌におけるPI3K/PTENシグナルの影響をマウスで解明後、ヒトの大腸癌で検証する予定である。
2. CMS4マウスモデル
Apc+Tgfbr2変異マウスで腫瘍内に粘液癌が発生するというheterogenietyが観察されており、形態の異なる腫瘍の発生原因を究明するために,異なる形態の腫瘍を回収して空間的トランスクリプトーム解析などを駆使して、局所的な遺伝子発現プロファイルを比較する. 本マウスにおいても、全ゲノム解析により、これまで検出されてこなかったゲノムのrearrengementなどについての情報を収集する。2024年度中には、2023年度に提出した全ゲノム解析の結果を詳細に解析して、大腸癌におけるTGFのシグナルの影響をマウスで解明後、ヒトの大腸癌で検証する予定である。
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