Identification of the novel niche factor implicated in cancer stem cell maintenance in tumor stroma.

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H06257
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 石本 崇胤 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 特任講師 (00594889)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 胃癌 / 腫瘍間質 / 慢性炎症 / 癌幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、胃癌組織中の間質中に存在するCancer Associated Fibroblasts(CAFs) の遺伝子異常や癌細胞との相互作用に関する重要な分子を最新のゲノム解析テクノロジーを用いて明らかにする事であった。臨床検体からの核酸抽出、サンプルの輸送（日本→シンガポール）、次世代シークエンサーを用いた網羅的な解析を実施している。網羅的な解析結果をシンガポール大学にて確立された解析パイプラインを用いて統合解析し、胃癌の浸潤転移に関わる候補遺伝子の抽出を行なった。シークエンシングデータの統合解析から得られた候補遺伝子についてgain of function、loss of functionの細胞を構築しin vitro assayにて機能解析をおこなった。さらにinhibitorや中和抗体、siRNAライブラリなどを用いた解析により癌細胞の増殖能、浸潤・転移能へ影響力の強い因子を同定し治療標的としての可能性を評価した。免疫不全マウスへのxenograftモデルによる検証も並行しておこなうことで、生体内での腫瘍形成、浸潤・転移能についても合わせて評価した。胃癌組織における候補遺伝子の発現解析に加えてコホートデータを用いることで、網羅的解析から得られた知見の臨床的意義について評価した。胃癌組織の間質中CAFsに依存する新しい胃癌浸潤メカニズムを見出し消化器病学のトップジャーナルに研究成果を報告している（Ishimoto et.al. Gastroenterology 2017 in press）。今後、これらの知見に基づいて腫瘍間質が胃癌細胞自体の特性、とくに癌幹細胞性に与える影響について検討を行なっていく予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初より国際共同研究を計画していたが、シンガポール大学と熊本大学のそれぞれの研究組織が得意とする研究手法を活かした共同研究を展開する事が出来ている。これまでの解析から得られたデータの中から胃癌組織の間質中CAFsに依存する新しい胃癌浸潤メカニズムを見出し消化器病学のトップジャーナルに研究成果を報告した（Ishimoto et.al. Gastroenterology 2017 in press）。また、研究の成果は日本国内の複数の全国学会、シンガポールで開催されたヨーロッパ腫瘍学国際学会、アメリカ癌学会総会にて報告をおこなった。また、現在もDuke-NUS Graduate Medical School Singaporeとの共同研究は順調に継続されている。

Strategy for Future Research Activity

Diffuse-type胃癌間質細胞を用いた網羅的なゲノム解析の結果、間質におけるTGF-β signalingはrhomboid family memberの一つであるRHBDF2により調節されていることを明らかにした。更にTGF-β signaling活性化を調節しているRHBDF2の発現誘導は、炎症性サイトカイン(TNFα＋IL-1α＋IL-1β)によって引き起こされる事を見出した。間質側で活性化しているシグナル及び活性化メカニズムが明らかになったため、今後これらの知見に基づいて腫瘍間質が胃癌細胞自体の特性、とくに癌幹細胞性に与える影響について検討を行なっていく予定である。これまでの解析に用いたマウス胃壁移植モデルを用いて生体レベルでの解析もおこなっていく。

Research Products

• [Journal Article] Activation of Transforming Growth Factor Beta 1 Signaling in Gastric Cancer-associated Fibroblasts Increases Their Motility, via Expression of Rhomboid 5 Homolog 2, and Ability to Induce Invasiveness of Gastric Cancer Cells. (2017)
  • Author(s): Ishimoto T, Miyake K, Nandi T, Yashiro M, Onishi N, Huang KK, Joyce LN, Kalpana R, Tay ST, Suzuki Y, Cho BC, Kuroda D, Arima K, Izumi D, Iwatsuki M, Baba Y, Oki E, Watanabe M, Saya H, Hirakawa K, Baba H, Tan P.
  • Journal Title: Gastroenterology Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2017.03.046.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fibroblast growth factor receptor 2 expression, but not its genetic amplification, is associated with tumor growth and worse survival in esophagogastric junction adenocarcinoma. (2016)
  • Author(s): Tokunaga R, Imamura Y, Nakamura K, Ishimoto T, Nakagawa S, Miyake K, Nakaji Y, Tsuda Y, Iwatsuki M, Baba Y, Sakamoto Y, Miyamoto Y, Saeki H, Yoshida N, Oki E, Watanabe M, Oda Y, Bass AJ, Maehara Y, Baba H
  • Journal Title: Oncotarget. Volume: 7(15) Pages: 19748-61
  • DOI: 10.18632/oncotarget.7782.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CXCL12/CXCR4 activation by cancer-associated fibroblasts promotes integrin ss1 clustering and invasiveness in gastric cancer. (2016)
  • Author(s): Izumi D, Ishimoto T, Miyake K, Sugihara H, Eto K, Sawayama H, Yasuda T, Kiyozumi Y, Kaida T, Kurashige J, Imamura Y, Hiyoshi Y, Iwatsuki M, Iwagami S, Baba Y, Sakamoto Y, Miyamoto Y, Yoshida N, Watanabe M, Takamori H, Araki N, Tan P, Baba H
  • Journal Title: Int J Cancer Volume: 138(5) Pages: 1207-19
  • DOI: 10.1002/ijc.29864.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 腫瘍間質に依存する diffuse type 胃癌浸潤の新しい分子機構の解明 (2017)
  • Author(s): 石本崇胤、三宅慧輔、八代正和、江藤二男、有馬浩太、泉大輔、岩槻政晃、馬場祥史、吉田直矢、渡邊雅之、Patrick Tan、馬場秀夫
  • Organizer: 第50回制癌剤適応研究会
  • Place of Presentation: ホテルクレメント徳島（徳島県）
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-17
• [Presentation] 腫瘍間質ゲノム解析に基づいた胃癌浸潤を制御する新規分子機構の解明 (2017)
  • Author(s): 石本崇胤、三宅慧輔、八代正和、江藤二男、有馬浩太、泉大輔、岩槻政晃、馬場祥史、渡邊雅之、平川弘聖、Patrick Tan、馬場秀夫
  • Organizer: 第89回日本胃癌学会総会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場（広島県）
  • Year and Date: 2017-03-09 – 2017-03-09
• [Presentation] Identification of the novel molecules mediating gastric cancer invasion based on genomic analysis of cancer-associated fibroblasts. (2016)
  • Author(s): Ishimoto T, Miyake K, Nandi T, Yashiro M, Huang K, Arima K, Izumi D, Baba Y, Baba H, Tan P
  • Organizer: ESMO-ASIA 2016
  • Place of Presentation: シンガポール
  • Year and Date: 2016-12-17 – 2016-12-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cancer Associated Fibroblasts (CAFs)ゲノム解析に基づいた胃癌浸潤を制御する新規遺伝子の同定 (2016)
  • Author(s): 石本崇胤、三宅慧輔、八代正和、有馬浩太、泉大輔、澤山浩、岩槻政晃、馬場祥史、坂本快郎、吉田直矢、平川弘聖、馬場秀夫、Patrick Tan
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2016-10-07 – 2016-10-07
• [Presentation] Cancer Associated Fibroblastsゲノム解析に基づいたdiffuse type胃癌浸潤を制御する新規遺伝子の同定 (2016)
  • Author(s): 石本崇胤、三宅慧輔、八代正和、泉大輔、有馬浩太、馬場祥史、渡邊雅之、平川弘聖、Patrick Tan、馬場秀夫
  • Organizer: 第71回日本消化器外科学会総会
  • Place of Presentation: アスティとくしま（徳島県）
  • Year and Date: 2016-07-14 – 2016-07-14
• [Presentation] 網羅的ゲノム解析に基づいた胃癌Cancer Associated Fibroblasts (CAFs) の特性解明 (2016)
  • Author(s): 石本崇胤、三宅慧輔、八代正和、泉大輔、志垣博信、藏重淳二、岩槻政晃、馬場祥史、坂本快郎、宮本裕士、吉田直矢、平川弘聖、 Patrick Tan、馬場秀夫
  • 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）
  • Year and Date: 2016-04-14 – 2016-04-14
• [Presentation] RHBDF2 in stromal fibroblasts mediates TGF-β signaling and enhances gastric cancer cell invasion via intercellular crosstalk. (2016)
  • Author(s): Ishimoto T, Miyake K, Yashiro M, Eto T, Izumi D, Arima K, Baba Y, Watanabe M, Hirakawa K, Baba H
  • Organizer: AACR Annual Meeting 2017
  • Place of Presentation: ワシントン（米国）
  • Year and Date: 2016-04-04 – 2016-04-04
  • Int'l Joint Research