BMP阻害剤を応用した新規大腸癌治療法の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K08393
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 江幡 正悟 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任准教授 (90506726)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 大腸癌 / BMP-4 / アポトーシス

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究から、大腸癌細胞はBMP-4を自己分泌しており、これにより細胞内にSmad依存的なBMPシグナルを活性化させていることが分かった。さらにこのBMPシグナルを阻害することでｍ大腸癌細胞にアポトーシスが誘導されることが分かった。
そこで本年は、大腸癌細胞におけるBMP-4発現亢進の分子メカニズムの解明を行った。既知の報告や予備的な実験の結果から、BMP4遺伝子の発現は、大腸癌細胞において高頻度に更新しているWnt/β-cateninシグナルの異常によることが示唆された。特にChIP-qPCRの結果から、TCF4がBMP4のlocusに直接的に結合していることがわかり、Wnt/β-cateninシグナル亢進がBMP4転写亢進に重要であると示唆された。
また、大腸癌細胞のアポトーシス制御に重要なBMP-4標的遺伝子の同定を試みた。大腸癌細胞の生存にはErkのリン酸化が深くかかわっているが、RNA-seqから脱リン酸化酵素の発現がBMP-4によって制御されていることが分かった。
さらにBMPシグナル伝達阻害剤を用いた治療の可能性に関して研究を行った。今年度はBMP I型受容体キナーゼ阻害剤（LDN-193189）を、大腸癌細胞移植モデルマウスに投与した。この結果、BMPシグナル阻害剤によって腫瘍形成が抑制されることがわかった。
大腸癌細胞ではWnt/β-cateninシグナルの亢進からBMP-4を自己分泌的に産生し、これによるシグナルがErkシグナルを活性化することで細胞の生存を促進する経路が存在していることが分かったが、BMPシグナル伝達阻害剤によってこの経路を阻害することは新たな治療戦略になると期待された。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

BMPシグナル阻害剤が大腸癌治療に応用できるか検証することが本年度の最大の目的であった。BMPシグナル阻害剤の投与方法の最適化に多少の時間を要したが、最終的にin vivoの実験において、BMPシグナル阻害剤が一定の治療効果を確認することができた。
また大腸癌細胞のアポトーシス制御の分子メカニズムの解明に関しても、RNA-seqを用いることで、BMP-4の標的として新規性の高い脱リン酸化酵素を同定することができたため、一定以上の成果があったと考えた。
ここで得られた研究成果は、研究最終年度である来年度の後半に論文報告する予定であった。ただし今年度中に主要な実験データをすでに集めることができたため、今年度中に論文投稿をする段階にまで至った。

Strategy for Future Research Activity

本年度までの研究成果から、BMP阻害剤による大腸癌細胞のアポトーシス誘導には、上述のErkシグナルの制御に加えて、一部のBH3 only proteinの安定性の制御が重要であることも判明した。そこで来年度は、BH3 only protein、なかでもBimタンパクの安定性やリン酸化が、BMPシグナルによってどのように制御されてるかを解明することを検討している。ユビキチン、プロテアソームの発現や活性などを評価する研究を行っていく。

Research Products

• [Journal Article] RNA-binding motif protein 47 inhibits Nrf2 activity to suppress tumor growth in lung adenocarcinoma. (2016)
  • Author(s): Sakurai T, Isogaya K, Sakai S, Morikawa M, Morishita Y, Ehata S, Miyazono K, Koinuma D. RNA-binding motif protein 47 inhibits Nrf2 activity to suppress tumor growth in lung adenocarcinoma.
  • Journal Title: Oncogene Volume: 35 Pages: 5000-5009
  • DOI: 10.1038/onc.2016.35
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ras and TGF-β signaling enhance cancer progression by promoting the ΔNp63 transcriptional program. (2016)
  • Author(s): Vasilaki E, Morikawa M, Koinuma D, Mizutani A, Hirano Y, Ehata S, Sundqvist A, Kawasaki N, Cedervall J, Olsson AK, Aburatani H, Moustakas A, Miyazono K, Heldin CH.
  • Journal Title: Science Signaling Volume: 9 Pages: ra84
  • DOI: 10.1126/scisignal.aag3232.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Autocrine BMP-4 accelerates proteasomal degradation of Bim and protects colorectal cancer cells from apoptosis (2016)
  • Author(s): Yuichiro Yokoyama, Shogo Ehata, Toshiaki Watanabe, Kohei Miyazono
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-10-06