| Project/Area Number |
23K21469
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| Project/Area Number (Other) |
21H03064 (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 56030:Urology-related
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
羽渕 友則 秋田大学, 医学系研究科, 教授 (00293861)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堂前 直 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 副部門長 (00321787)
嘉島 相輝 秋田大学, 医学系研究科, 助教 (50842952)
南條 博 秋田大学, 医学部附属病院, 准教授 (70250892)
土谷 順彦 山形大学, 医学部, 教授 (70282176)
大山 力 弘前大学, 医学研究科, 特任教授 (80282135)
沼倉 一幸 秋田大学, 医学部附属病院, 講師 (90566415)
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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 |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | 肥満 / 腸内細菌叢 / 前立腺癌 / 腎癌 / 高脂肪食 / 腸内細菌 / 飽和脂肪酸 / 腫瘍微少環境 / サイトカイン / PI3K / 泌尿器癌 / 食事 / 治療抵抗性 |
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| Outline of Research at the Start |
腸内細菌叢が泌尿器癌を含めた多くの癌の化学療法や免疫療法の成績に大きな影響を示すことや、食事、肥満や抗生剤投与によってこの腸内細菌群に変化を来し、 癌の進展や治療抵抗性に影響することが報告されている。
本研究ではメタボロミクス、細菌メタゲノム解析、等の包括的解析手法を生かして、食事と肥満、腸内細菌叢の変化による泌尿器癌進展の分子機構を腫瘍の微小環境変化と免疫系環境の変化に注目しながら、解明、標的分子を同定し、腸内細菌叢制御による泌尿器癌の進展予防や治療成績改善への可能性を検討した。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脂肪代謝のキー遺伝子であるFABP4（Fatty acid binding protein 4）のKOマウスと前立腺癌を発症するTRAMPマウスを高配し、FABP3(-)/TRAMPマウスの系を樹立した。 この系のマウスは高率に浸潤性前立腺癌を発症することを観察している。現在、この系に高脂肪食、低脂肪食を与え、腸内細菌を解析、前立腺癌の進展度、腫瘍微少環境の網羅的遺伝子発現解析、蛋白網羅的解析などを行っている。
別に、Pb-Cre+ PtenloxP/loxP前立腺特異的PtenKOマウスモデルにおいて、fish oil投与と比較してLard oil（飽和脂肪酸とモノ不飽和脂肪酸が豊富）投与マウス（SMFA）では前立腺進展が有意に認められた。さたに腸内細菌叢は両群のマウスで大きく違った。 腸内細菌のLactobacillaleが前立腺癌進展に関与していることが示唆された。また、マウス前立腺癌のsphingosine 1-phosphate receptor 2の発現も前立腺癌進展やLactobacillales量と関連があることを示した。SMFA食餌による前立腺癌進展には腸内細菌叢の変化や脂肪代謝に関与する遺伝子発現変化が関与していることを示した（Int. J. Mol. Sci. 2022,発表）。
別の実験系として、前立腺癌LNCaPのXenograftモデルにおいて、高脂肪食と低脂肪食を与えたマウスでは有意に高脂肪食の前立腺癌Xenograftが大きく成長したが、高脂肪食下の前立腺癌進展にはPI3K/AKT経路の重要因子であるPIP3の変化やFASNの亢進が関与していることを示した（Cancer Comm 2021, 発表）。
これまで高脂肪食、肥満と腸内細菌叢の変化、それに伴う泌尿器癌進展のメカニズムを前立腺癌マウスモデルで証明できた。
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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
脂肪代謝のキー遺伝子であるFABP4（Fatty acid binding protein 4）のKOマウスと前立腺癌を発症するTRAMPマウスを高配し、FABP3(-)/TRAMPマウスの系を樹立した。 この系のマウスは高率に浸潤性前立腺癌を発症することを観察できた。現在、この系に高脂肪食、低脂肪食を与え、腸内細菌を解析するとともに前立腺癌の進展度、腫瘍微少環境の網羅的遺伝子発現解析、蛋白網羅的解析などを行っている。
いっぽう、Pb-Cre+ PtenloxP/loxP前立腺特異的PtenKOマウスモデルにおいて、fish oil投与マウス（FOD）と比較してLard oil（飽和脂肪酸とモノ不飽和脂肪酸が豊富）投与マウス（SMFA）では前立腺進展が有意に認められた。さたに腸内細菌叢は両群のマウスで大きく違った。 腸内細菌のLactobacillaleが前立腺癌進展に関与していること、マウス前立腺癌のsphingosine 1-phosphate receptor 2の発現も前立腺癌進展やLactobacillales量と関連があることを示せた。SMFA食餌による前立腺癌進展には腸内細菌叢の変化や脂肪代謝に関与する遺伝子発現変化が関与していることが示せた（Int. J. Mol. Sci. 2022, 発表）。
別の実験系として、前立腺癌LNCaPのXenograftモデルにおいて、高脂肪食と低脂肪食を与えたマウスでは有意に高脂肪食の前立腺癌Xenograftが大きく成長したが、 PI3K/AKT シグナルの変化に注目し、高脂肪食下の前立腺癌進展にはPI3K/AKT経路の重要因子であるPIP3の変化やFASNの亢進が関与していることを示した（Cancer Comm 2021発表）。
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| Strategy for Future Research Activity |
私共は2022年に別の遺伝子改変マウス系を確立していが、これはFABP4のKOマウスとTRAMPマウスを掛け合わせたマウスであり、浸潤性前立腺癌を高率に発生する。このマウスの系に高脂肪食と低脂肪食を与えて比較したところ、顕著の高脂肪食において前立腺癌進展が見られることが判った。本年はこの系を利用して、腸内細菌、さらには抗生剤投与などにより、進展の程度に変化があるか、どのような腫瘍微少環境やサイトカイン、ケモカインの変化やシグナル伝達の変化を探索する。さらには便DNAの16SrDNAで菌種比較し、キーとなる腸内細菌叢の変化を同定する。
一方、これまで確立したマウスのラード食、魚脂肪食とでのマウス前立腺癌モデルからさらに研究をすすめ、便DNAの16SrDNAで菌種の相違を群間比較する。また糞便中の代謝産物網羅的解析をLC-Orbitrap-MSによる解析を行う。血清はLPSやLTAに加え炎症性サイトカインプロファイルの相違を測定する。上記と前立腺およびallograftの腫瘍における重量、mRNA、タンパク、病理学的因子との関連を検討し、癌増悪および去勢合併症と関連する腸内細菌叢や糞便内代謝産物を同定する。腫瘍浸潤免疫細胞はFACS ariaを用いて検討、ソーティングした免疫細胞とTRAMP-C2の共培養によるサイトカイン発現も検討する。上記により腸内細菌による発症進展の鍵となる腸内細菌叢や原因物質が同定されたら、上記で使用した同マウスモデルに去勢を行い、原因物質を阻害する薬剤を投与し、合併症予防および治療効果を判定する。また上記モデルの標的腸内細菌バランスも確認し、腸内細菌叢正常化を確認することにより便細菌叢制御による治療効果の確認を行う。
臨床因子と腸内細菌の関連検討を行うために患者の糞便も含む組織バンクを用いて治療効果、再発、予後と糞便プロファイルとの関連を検討する。
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