新規S100受容体による原発巣転移前がん微小環境構築とがん転移動力獲得の分子機構

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H03577
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 阪口 政清 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (70379840)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 健一 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (00711798) ; 冨田 秀太 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (10372111) ; 豊岡 伸一 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (30397880) ; 枝園 和彦 岡山大学, 大学病院, 助教 (30708079) ; 木下 理恵 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (40518297) ; 村田 等 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 講師 (90579096)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 炎症 / がん / S100A8/A9 / S100A8/A9受容体 / 転移

Outline of Annual Research Achievements

臓器指向性転移を誘導する新規S100A8/A9受容体群(S100 Soil Sensor Receptors: SSSRs)の作動原理の未解明な点であるSSSRsの内、MCAMとNPTNβに関する転移動力供給のシグナル伝達メカニズム解明を目指した。MCAMには、MAPKKKの１つTPL2がMCAM細胞質領域に結合し、S100A8/A9刺激により活性化され、ETV4転写因子を活性化することで、転移動力を生み出していた。ETV4の下流では、面白いことにメラノーマではマトリックスメタロプロテアーゼのMMP25（細胞外マトリックスを溶かす）が誘導され（Chen & Sakaguchi et al. Cancer Lett 2019）、乳がんではZEB1転写因子（細胞を動きやすい形質に変える）が誘導されることが明らかとなった（Chen & Sakaguchi et al. Neoplasia 2019）。一方、NPTNβの下流では、TRAF2とRASの働きよりNFIA/NFIB転写因子とそれに続くSPDEF転写因子が強く活性化されることで、肺がんの浸潤、転移がS100A8/A9-NPTNβにより促進されることが明らかとなった（Sumardika & Sakaguchi et al. Mol Carcinog 2019）。
上記メラノーマの動物実験では、ヒト細胞と異なり免疫排除がないためマウスメラノーマが重宝されるが、マウスメラノサイトは、培養し実験使用が非常に困難な上、国内外で未販売であった。そこでマウスメラノサイトの簡便な単離、培養法を試行錯誤から確立し、マウスメラノーマでは、マウス正常メラノサイトに比較してMCAMが顕著に高発現していることが判明した。これは、人の細胞、組織で認められていた結果をきちんと反映していた（Tomonobu & Sakaguchi et al. Biochem Biophys Rep 2019）。

Current Status of Research Progress

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

Reason

未解明であった受容体MCAMの下流における転移動力供給の信号伝達を明らかにすることに成功した。成果は、2つの論文（Chen & Sakaguchi et al. Cancer Lett 2019; Chen & Sakaguchi et al. Neoplasia 2019）にアクセプトされるに至った。さらに、もう１つの受容体NPTNβに関しても、本受容体の下流信号伝達を明らかにすることに成功し、転移への重要な機能的意義を報告することができた（Sumardika & Sakaguchi et al. Mol Carcinog 2019）。現在、受容体群のがん微小環境構築に関わるメカニズムに着手しているが、その成果は良好で当年度での論文発表を目指している。さらに、本計画以外にも、面白い成果が得られつつある。各受容体から誘導されてくる分子群の次世代シークエンサーを用いた遺伝子発現網羅的解析からも多くのがんに関係する情報を得ることができており、今後の解析から当研究がさらに発展していくことが期待された。以上、当初の計画以上に計画が進展しているものと判断した。

Strategy for Future Research Activity

初年度と昨年度から得られたin vitroの成果を統合し、Soil signal(S100A8/A9)-Soil sensor(SSSRs)の意義を、高転移性がんについて動物モデルで証明する。
1.In vivoでの検討：　臓器指向性転移過程を、ライブイメージングを取り入れて検討する。同所性移植による自然転移モデルが確立できているメラノーマ細胞株B16-BL6（皮下→肺）と乳がん細胞株MDA-MB231（乳腺皮下→肺）を使用する。
2.イメージングと評価：　上記細胞群を、マウスに移植した場合、その状態経過（移植による模倣原発巣形成→転移巣形成）をイメージングすることが可能である（細胞-Luc; pH-pHセンサー蛍光試薬；独自のマウスS100A8/A9イメージング抗体-近赤外光）。当生体イメージングには、本学内に既に設置され、使用に慣れている生体個体内高感度発光検出システムIVISを利用する。各移植細胞が時間経過を追って移植部位から肺に移動して動員される、あるいはそうならない様子について、上記3項目（細胞、pH、S100A8/A9）を生きた状態でモニタリングする。モニタリング終了時に発明届を、組織（移植部位と肺）を摘出し、移植部位に関しては、乳酸含量を、移植部位と肺転移部位に関しては、S100A8/A9と炎症性サイトカイン、ケモカインの誘導について、免疫組織染色、Q-PCR解析、ELISAを駆使し検討する。比較検討として、脳と肝臓も採取し同様の解析を行う。

Research Products

• [Journal Article] Newly developed anti-S100A8/A9 monoclonal antibody efficiently prevents lung tropic cancer metastasis. (2019)
  • Author(s): Kinoshita R, Sato H, Yamauchi A, Takahashi Y, Inoue Y, Sumardika IW, Chen Y, Tomonobu N, Araki K, Shien K, Tomida S, Torigoe H, Namba K, Kurihara E, Ogoshi Y, Murata H, Yamamoto KI, Futami J, Putranto EW, Ruma IMW, Yamamoto H, Soh J, Hibino T, Nishibori M, Kondo E, Toyooka S, Sakaguchi M.
  • Journal Title: Int J Cancer Volume: 145 Pages: 569-575
  • DOI: 10.1002/ijc.31982.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Neuroplastin-β mediates S100A8/A9-induced lung cancer disseminative progression. (2019)
  • Author(s): Sumardika IW, Chen Y, Tomonobu N, Kinoshita R, Ruma IMW, Sato H, Kondo E, Inoue Y, Yamauchi A, Murata H, Yamamoto KI, Tomida S, Shien K, Yamamoto H, Soh J, Futami J, Putranto EW, Hibino T, Nishibori M, Toyooka S, Sakaguchi M
  • Journal Title: Mol Carcinog. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1002/mc.22987
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extracellular S100A11 plays a critical role in spread of the fibroblast population in pancreatic cancers. (2019)
  • Author(s): Takamatsu H, Yamamoto KI, Tomonobu N, Murata H, Inoue Y, Yamauchi A, Sumardika IW, Youyi C, Kinoshita R, Yamamura M, Fujiwara H, Mitsui Y, Araki K, Futami J, Saito K, Iioka H, Ruma IMW, Putranto EW, Nishibori M, Kondo E, Yamamoto Y, Toyooka S, Sakaguchi M
  • Journal Title: Oncol Res Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.3727/096504018X15433161908259
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anti-tumor effect of neratinib against lung cancer cells harboring HER2 oncogene alterations. (2019)
  • Author(s): Ogoshi Y, Shien K, Yoshioka T, Torigoe H, Sato H, Sakaguchi M, Tomida S, Namba K, Kurihara E, Takahashi Y, Suzawa K, Yamamoto H, Soh J, Toyooka S
  • Journal Title: Oncol Lett. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.3892/ol.2019.9908
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Convenient methodology for extraction and subsequent selective propagation of mouse melanocytes in culture from adult mouse skin tissue. (2019)
  • Author(s): Tomonobu N, Kinoshita R, Sumardika IW, Chen Y, Inoue Y, Yamauchi A, Yamamoto KI, Murata H, Sakaguchi M
  • Journal Title: Biochem Biophys Rep. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2019.100619
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Melanoma cell adhesion molecule is the driving force behind the dissemination of melanoma upon S100A8/A9 binding in the original skin lesion. (2019)
  • Author(s): Chen Y, Sumardika IW, Tomonobu N, Winarsa Ruma IM, Kinoshita R, Kondo E, Inoue Y, Sato H, Yamauchi A, Murata H, Yamamoto KI, Tomida S, Shien K, Yamamoto H, Soh J, Liu M, Futami J, Sasai K, Katayama H, Kubo M, Putranto EW, Hibino T, Sun B, Nishibori M, Toyooka S, Sakaguchi M
  • Journal Title: Cancer Lett. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2019.03.023
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tumor necrosis factor-α downregulates the REIC/Dkk-3 tumor suppressor gene in normal human skin keratinocytes. (2018)
  • Author(s): Kataoka K, Maehara N, Ayabe Y, Murata H, Huh NH, Sakaguchi M.
  • Journal Title: Mol Med Rep. Volume: 17 Pages: 6661-6666
  • DOI: 10.3892/mmr.2018.8676.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Therapeutic strategies for afatinib-resistant lung cancer harboring HER2 alterations. (2018)
  • Author(s): Torigoe H, Shien K, Takeda T, Yoshioka T, Namba K, Sato H, Suzawa K, Yamamoto H, Soh J, Sakaguchi M, Tomida S, Tsukuda K, Miyoshi S, Toyooka S
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 109 Pages: 1493-1502
  • DOI: 10.1111/cas.13571.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of Histidine-rich glycoprotein on erythrocyte aggregation and hemolysis: Implications for a role under septic conditions. (2018)
  • Author(s): Zhong H, Wake H, Liu K, Gao Y, Teshigawara K, Sakaguchi M, Mori S, Nishibori M.
  • Journal Title: J Pharmacol Sci. Volume: 136 Pages: 97-106
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2017.11.003.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tumor-suppressive effect of LRIG1, a negative regulator of ErbB, in non-small cell lung cancer harboring mutant EGFR. (2018)
  • Author(s): Torigoe H, Yamamoto H, Sakaguchi M, Youyi C, Namba K, Sato H, Shien K, Soh J, Suzawa K, Tomida S, Tsukuda K, Miyoshi S, Toyooka S
  • Journal Title: Carcinogenesis Volume: 39 Pages: 719-727
  • DOI: 10.1093/carcin/bgy044.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Embigin Promotes Prostate Cancer Progression by S100A4-Dependent and-Independent Mechanisms. (2018)
  • Author(s): Ruma IMW, Kinoshita R, Tomonobu N, Inoue Y, Kondo E, Yamauchi A, Sato H, Sumardika IW, Chen Y, Yamamoto KI, Murata H, Toyooka S, Nishibori M, Sakaguchi M
  • Journal Title: Cancers (Basel) Volume: 10 Pages: E239
  • DOI: 10.3390/cancers10070239
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Combined inhibition of MEK and PI3K pathways overcomes acquired resistance to EGFR-TKIs in non-small cell lung cancer. (2018)
  • Author(s): Sato H, Yamamoto H, Sakaguchi M, Shien K, Tomida S, Shien T, Ikeda H, Hatono M, Torigoe H, Namba K, Yoshioka T, Kurihara E, Ogoshi Y, Takahashi Y, Soh J, Toyooka S
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 109 Pages: 3183-3196
  • DOI: 10.1111/cas.13763.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Stromal mesenchymal stem cells facilitate pancreatic cancer progression by regulating specific secretory molecules through mutual cellular interaction. (2018)
  • Author(s): Saito K, Sakaguchi M, Maruyama S, Iioka H, Putranto EW, Sumardika IW, Tomonobu N, Kawasaki T, Homma K, Kondo E
  • Journal Title: J Cancer Volume: 9 Pages: 2916-2926
  • DOI: 10.7150/jca.24415.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crucial role of RAGE in inappropriate increase of smooth muscle cells from patients with pulmonary arterial hypertension. (2018)
  • Author(s): Nakamura K, Sakaguchi M, Matsubara H, Akagi S, Sarashina T, Ejiri K, Akazawa K, Kondo M, Nakagawa K, Yoshida M, Miyoshi T, Ogo T, Oto T, Toyooka S, Higashimoto Y, Fukami K, Ito H
  • Journal Title: PLoS One Volume: 13 Pages: e0203046
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0203046.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Induction of Hepatic Metabolic Functions by a Novel Variant of Hepatocyte Nuclear Factor 4γ. (2018)
  • Author(s): Sasaki S, Urabe M, Maeda T, Suzuki J, Irie R, Suzuki M, Tomaru Y, Sakaguchi M, Gonzalez FJ, Inoue Y
  • Journal Title: Mol Cell Biol. Volume: 38 Pages: e00213-18
  • DOI: 10.1128/MCB.00213-18.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] c-Jun N-terminal kinase (JNK)-mediated phosphorylation of SARM1 regulates NAD(+) cleavage activity to inhibit mitochondrial respiration. (2018)
  • Author(s): Murata H, Khine CC, Nishikawa A, Yamamoto KI, Kinoshita R, Sakaguchi M.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 293 Pages: 18933-18943
  • DOI: 10.1074/jbc.RA118.004578.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] exSSSRs (extracellular S100 soil sensor receptors)-Fc fusion proteins work as prominent decoys to S100A8/A9-induced lung tropic cancer metastasis. (2018)
  • Author(s): Kinoshita R, Sato H, Yamauchi A, Takahashi Y, Inoue Y, Sumardika IW, Chen Y, Tomonobu N, Araki K, Shien K, Tomida S, Torigoe H, Namba K, Kurihara E, Ogoshi Y, Murata H, Yamamoto KI, Futami J, Putranto EW, Ruma IMW, Yamamoto H, Soh J, Hibino T, Nishibori M, Kondo E, Toyooka S, Sakaguchi M
  • Journal Title: Int J Cancer. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1002/ijc.31945
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] S100タンパク質に着眼したがん転移機構の解明とその制御. (2018)
  • Author(s): 阪口政清
  • Journal Title: 岡山医学会雑誌 Volume: 130 Pages: 135-139
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 分泌性S100A11-受容体RAGEシグナルに着眼した膵がん間質増大のメカニズムの解明 (2018)
  • Author(s): 山本健一、高松仁志、光井洋介、木下理恵、村田 等、二見淳一郎、山本靖彦、西堀正洋、豊岡伸一、阪口政清
  • Organizer: 第22回日本がん免疫学会総会
• [Presentation] 膵がん進展に導く膵がん細胞-間質線維芽細胞クロストークを介在する分泌性S100A11ー受容体RAGE連携の役割 (2018)
  • Author(s): 光井 洋介、山本健一、Sumardika I Wayan、木下理恵、村田 等、二見淳一郎、高松仁、山本靖彦、西堀正洋、豊岡伸一、渡部昌実、那須保友、阪口政清
  • Organizer: 第22回日本がん免疫学会総会
• [Presentation] Development of novel biologics to prevent lung tropic cancer metastasis. (2018)
  • Author(s): 阪口政清
  • Organizer: The First International Symposium on Immunology and Cancer in Okayama / 13th URA International Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 分泌性S100A11-受容体RAGEシグナルを介した膵臓がん周辺微小環境における間質線維芽細胞の増殖誘導の解明 (2018)
  • Author(s): 山本 健一、高松 仁志、友信 奈保子、光井 洋介、二見 淳一郎、木下 理恵、村田 等、阪口 政清
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] JNKによるリン酸化はSARM1のNAD分解活性を制御し、ミトコンドリア呼吸阻害を誘導する (2018)
  • Author(s): 村田 等、山本健一、木下理恵、阪口政清
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 新規HNF4γバリアントによる肝機能の誘導 (2018)
  • Author(s): 佐々木 翔太、浦部瑞穂、前田つかさ、鈴木淳子、入江亮太、阪口政清、Frank J. Gonzalez、井上裕介
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Biological role of PODXL1 in invasion and metastasis of Pancreatic ductal adenocarinoma. (2018)
  • Author(s): 近藤英作、阪口政清、飯岡英和、齋藤憲
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Tumor-suppressive effect of LRIG1 in non-small cell lung cancer harboring mutant EGFR (2018)
  • Author(s): 鳥越英次郎、山本寛斎、阪口政清、難波圭、佐藤博紀、枝園和彦、諏澤憲、宗淳一、冨田秀太、佃和憲、三好新一郎、豊岡伸一
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗S100A8/A9抗体 (2018)
  • Inventor(s): 阪口政清、豊岡伸一 他
  • Industrial Property Rights Holder: 岡山大学他
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-087576