可視化がん幹細胞による細胞競合の解析と根治的癌治療開発

• Project Area: Cell competition: a mechanism for survival of the fittest in the multi-cellular community
• Project/Area Number: 15H01484
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 田中 真二 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30253420)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2016: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2015: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 癌 / 癌幹細胞 / エピゲノム / ヒストン修飾 / 転移 / アミノ酸 / オートファジー / トランスレーショナルリサーチ / 遺伝子 / ゲノム / シグナル伝達 / 薬剤耐性 / 再生医療

Outline of Annual Research Achievements

本研究は癌幹細胞の細胞競合作用の分子的基盤解析とその臨床応用への展開という二つの視点を特徴とする。
飢餓状態における癌幹細胞の細胞競合優位性が示唆されているが、分子機序には不明な点が多い。本研究ではアミノ酸欠乏状態における細胞競合について解析した。まずゲノム編集レンチウイルスを構築し、癌抑制遺伝子Xをノックアウト(KO)したヒト肝癌細胞を作成した。X-KOヒト肝癌細胞は、通常環境下では細胞増殖は変化しないが、分岐鎖アミノ酸ロイシン欠乏状態において優位性を示し細胞増殖が維持されることを見出した。アミノ酸欠乏によってオートファジーが誘導され、オートファジーの選択的分解基質であるp62が低下するが、X-KOヒト肝癌細胞ではオートファジーが阻害されておりp62蛋白の蓄積を認めた。p62は酸化ストレスを低下させ、細胞死を抑制する機能を持つことが報告されている。X-KOヒト肝癌細胞ではロイシン欠乏状態でもオートファジー誘導が遅延し、p62が保持されて酸化ストレス抵抗性が亢進することが示された。
さらにTET-ONシステムを用いてX発現誘導ヒト肝癌細胞を作成した。ドキソルビシン投与によりX発現を誘導すると、p62が漸減しin vitro細胞増殖の阻害およびin vivo腫瘍形成の抑制を認めた。また肝癌臨床検体を用いた解析では、X発現低下を半数以上に認め、p62発現との負の相関を検出した。X低下症例は、全生存率および無再発生存率の何れにおいても予後不良を呈し、多変量解析の結果 独立した予後不良規定因子であることを証明した。
肝癌患者のほとんどは慢性肝障害を合併し、特に分岐鎖アミノ酸欠乏を認める。分岐鎖アミノ酸欠乏状態においてX低下肝癌は代謝競合を示すことが明らかとなり、競合的優位性による新たな癌進展メカニズムの存在を示した。アミノ酸代謝制御を用いた癌治療開発への応用が期待できる画期的成果である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Peking University(China)
• [Int'l Joint Research] Seoul National University(韓国)
• [Journal Article] Acquired resistance with epigenetic alterations under long-term anti-angiogenic therapy for hepatocellular carcinoma. (2017)
  • Author(s): Ohata Y, Akiyama Y, Shimada S, Mogushi K, Nakao K, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Tanabe M, Tanaka S.
  • Journal Title: Molecular Cancer Therapeutics Volume: in press Issue: 6 Pages: 1155-1165
  • DOI: 10.1158/1535-7163.mct-16-0728
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ARID2 modulates DNA damage response in human hepatocellular carcinoma cells. (2017)
  • Author(s): Oba A, Shimada S, Akiyama Y, Nishikawaji T, Mogushi K, Ito H, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Asahara H, Kaida A, Miura M, Tanabe M, Tanaka S.
  • Journal Title: Journal of Hepatology Volume: in press Issue: 5 Pages: 942-951
  • DOI: 10.1016/j.jhep.2016.12.026
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular pathogenesis and targeted therapy of pancreatic cancer. (2016)
  • Author(s): Tanaka S.
  • Journal Title: Annals of Surgical Oncology Volume: 23 Issue: S2 Pages: 197-205
  • DOI: 10.1245/s10434-015-4463-x
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dominant Expression of DCLK1 in Human Pancreatic Cancer Stem Cells Accelerates Tumor Invasion and Metastasis. (2016)
  • Author(s): Ito H, Tanaka S, Akiyama Y, Shimada S, Adikrisna R, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Arii S, Yamaoka S, Tanabe M.
  • Journal Title: Plos One Volume: - Issue: 1 Pages: e0146564-e0146564
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0146564
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Proteasome activity is required for the initiation of precancerous pancreatic lesions. (2016)
  • Author(s): Furuyama T, Tanaka S, Shimada S, Akiyama Y, Matsumura S, Mitsunori Y, Aihara A, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Fukamachi H, Arii S, Kawaguchi Y, Tanabe M.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 27044-27044
  • DOI: 10.1038/srep27044
  • NAID: 120006775931
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Autophagy controls centrosome number by degrading Cep63. (2016)
  • Author(s): Watanabe Y, Honda S, Konishi A, Satoko Arakawa S, Murohashi M, Yamaguchi H, Torii S, Tanabe M, Tanaka S, Warabi E, Shimizu S.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7 Issue: 1 Pages: 13508-13508
  • DOI: 10.1038/ncomms13508
  • NAID: 120007129257
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cancer stem-like properties in colorectal cancer cells with low proteasome activity. (2016)
  • Author(s): Munakata K, Uemura M, Tanaka S, Kawai K, Kitahara T, Miyo M, Kano Y, Nishikawa S, Fukusumi T, Takahashi Y, Hata T, Nishimura J, Takemasa I, Mizushima T, Ikenaga M, Kato T, Murata K, Carethers JM, Yamamoto H, Doki Y, Mori M.
  • Journal Title: Clinical Cancer Research Volume: 22 Issue: 21 Pages: 5277-5286
  • DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-15-1945
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CD73 as a therapeutic target for pancreatic neuroendocrine tumor stem cells. (2016)
  • Author(s): Katsuta E, Tanaka S, Mogushi K, Shimada S, Akiyama Y, Aihara A, Matsumura S, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Fukamachi H, Tanaka H, Nakayama K, Arii S, Tanabe M.
  • Journal Title: International Journal of Oncology Volume: 48 Issue: 9 Pages: 657-69
  • DOI: 10.1007/s00535-015-1159-8
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dominant expression of DCLK1 in human pancreatic cancer stem cells accelerates tumor invasion and metastasis. (2016)
  • Author(s): Ito H, Tanaka S, Akiyama Y, Shimada S, Adikrisna R, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Arii S, Yamaoka S, Tanabe M.
  • Journal Title: PloS One Volume: 11(1)
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reduced expression of SET7/9, a histone mono-methyltransferase, is associated with gastric cancer progression. (2016)
  • Author(s): Akiyama Y, Koda Y, Byeon S, Shimada S, Nishikawaji T, Sakamoto A, Chen Y, Kojima K, Kawano T, Eishi Y, Deng D, Kim WH, Zhu WG, Yuasa Y, Tanaka S.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 7(4) Issue: 4 Pages: 3966-3983
  • DOI: 10.18632/oncotarget.6681
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cancer stem cells as therapeutic targets of hepato-biliary-pancreatic cancers. (2015)
  • Author(s): Tanaka S.
  • Journal Title: Journal of Hepato-Biliary-Pancreatic Sciences Volume: in press Issue: 7 Pages: 531-537
  • DOI: 10.1002/jhbp.248
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA methylation at hepatitis B viral integrants is associated with methylation at flanking human genomic sequences. (2015)
  • Author(s): Watanabe Y, Yamamoto H, Oikawa R, Toyota M, Yamamoto M, Kokudo N, Tanaka S, Arii S, Yotsuyanagi H, Koike K, Itoh F.
  • Journal Title: Genome Research Volume: 25(3) Issue: 3 Pages: 328-337
  • DOI: 10.1101/gr.175240.114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] DNA methylation in the exon 1 region and complex regulation of Twist1 expression in gastric cancer. (2015)
  • Author(s): Sakamoto A, Akiyama Y, Shimada S, Zhu W-G, Yuasa Y, Tanaka S.
  • Journal Title: PloS One Volume: 10(12) Issue: 12 Pages: e0145630-e0145630
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0145630
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] シンポジウム：臨床検体のゲノム解析に基づいた遺伝子改変およびゲノム編集技術の臨床応用 (2016)
  • Author(s): 田中真二、島田周、古山貴基、大庭篤志、茂櫛薫、秋山好光、水野裕貴、小川康介、深町博史、伊藤浩光、光法雄介、松村聡、藍原有弘、伴大輔、落合高徳、工藤篤、川口義弥、田邉稔
  • Organizer: 第116回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: リーガロイヤルホテル大阪（大阪府、大阪市）
• [Presentation] シンポジウム：肝癌の幹細胞性解析とゲノム編集技術を用いた治療応用 (2016)
  • Author(s): 田中真二、藍原有弘、田邉稔
  • Organizer: 第102回日本消化器病学会総会
  • Place of Presentation: 幕張
• [Presentation] シンポジウム：肝がん個別化分類に基づいた生体内バイオマーカーの同定による新規分子標的治療の開発と臨床展開 (2016)
  • Author(s): 田中真二、佐藤公太、田邉稔
  • Organizer: 第52回日本肝臓学会総会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都、新宿区）
• [Presentation] シンポジウム：肝胆膵がん個別化分類に基づいた癌幹細胞の治療抵抗性機序の解明と治療展開 (2016)
  • Author(s): 田中真二、伊藤浩光、古山貴基、藍原有弘、松村聡、光法雄介、伴大輔、落合高徳、工藤篤、田邊稔
  • Organizer: 第72回日本消化器外科学会総会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島県、徳島市）
• [Presentation] 癌幹細胞のエピジェネティック変化と転移性および治療抵抗性獲得機序 (2016)
  • Author(s): 田中真二、島田周、秋山好光
  • Organizer: 第75回日本癌学会総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
• [Presentation] ワークショップ：肝癌分子標的薬の生体内感受性バイオマーカー探索と臨床展開 (2016)
  • Author(s): 田中真二、大畠慶映、田邉稔
  • Organizer: 第14回日本消化器外科学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県、神戸市）
• [Presentation] Symposium: Surgical oncology for identification of novel molecular targets in refractory cancers. (2015)
  • Author(s): Tanaka S.
  • Organizer: The 74th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 2015-10-09
• [Presentation] Symposium: Molecular pathogenesis and targeted therapy for major vascular invasiveness of hepatocellular carcinoma. (2015)
  • Author(s): Tanaka S, Aihara A, Tanabe M.
  • Organizer: The 13th General Meeting of the Japanese Society of Gastroenterological Surgery
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2015-10-08
• [Presentation] シンポジウム：難治性消化器癌の幹細胞性解析を基盤とした標的治療の前臨床試験 (2015)
  • Author(s): 田中真二、島田周、伊藤浩光、古山隆貴、藍原有弘、松村聡、伴大輔、落合高徳、工藤篤、田邉稔.
  • Organizer: 第71回日本消化器外科学会総会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2015-07-15
• [Presentation] シンポジウム：幹細胞特性の機能的解析に基づいた肝癌標的治療の前臨床試験 (2015)
  • Author(s): 田中真二、古山隆貴、田邉稔.
  • Organizer: 第51回日本肝臓学会総会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2015-05-21
• [Presentation] パネルディスカッション：高度脈管侵襲肝細胞癌に対する術後補助療法の意義と分子生物学的解析 (2015)
  • Author(s): 田中真二、伊藤浩光、茂櫛薫、小川康介、藍原有弘、松村聡、伴大輔、落合高徳、入江工、工藤篤、田中博、有井滋樹、田邉稔.
  • Organizer: 第115回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2015-04-17
• [Book] Human Stem Cell Toxicity (2016)
  • Author(s): Tanaka S.
  • Total Pages: 299
  • Publisher: Royal Society of Chemistry (London)
• [Book] Cancer stem cells as therapeutic targets. (Human Stem Cell Toxicity; ed. Sherley JL) (2016)
  • Author(s): Tanaka S.
  • Publisher: Royal Society of Chemistry
• [Remarks]
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/grad/monc/index.html