The development of the innovative therapeutic drugs which targete crosstalk in the prostate cancer microenvironment

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H04325
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 溝上 敦 金沢大学, 医学系, 教授 (50248580)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 享子 金沢大学, 薬学系, 准教授 (50180245) ; 泉 浩二 金沢大学, 附属病院, 講師 (80646787)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 前立腺癌 / 去勢抵抗性前立腺癌 / フラボノイド誘導体 / taxane系耐性前立腺癌

Outline of Annual Research Achievements

ホルモン感受性前立腺癌(HSPC)が去勢抵抗性前立腺癌(CRPC)となる機序に癌組織内の微小環境が果たす役割は不明な点が多い。本研究では、正常間質細胞と HSPC 由来間質細胞、CRPC由来間質細胞と癌細胞のクロストークの違いを明らかにする。また HSPC 細胞と CRPC 細胞間のクロストークも明らかにする。さらに、我々は最近アンドロゲンシグナルの阻害、AR splicing variant (AR-V7)の阻害、増殖阻害など様々な作用を持つフラボノイド誘導体の合成に成功した。 本研究では、その作用機序を明らかにするとともに、薬剤の改良を進めてその効果を確認する。 最終的に癌組織内の微小環境をターゲットにできるかを確認し、将来的には QOL を損なうことなく、HSPC からCRPC まで幅広く治療可能な薬剤開発を進めることを目指した。
まず、HSPC細胞とCRPC細胞を共培養することによりどのような相互作用があるかを調査した。その結果、CRPC細胞は間質細胞のようにアンドロゲン生合成を促進し、HSPC細胞の増殖や、アンドロゲン応答性を高めた。また逆にHSPC細胞もCRPC細胞に影響を与えていたことから、相互作用crosstalkが存在して、前立腺癌の進行に関与する可能性があることが示唆された。
また、新たな2'-hydroxyflavanoneの30種類を超える様々な誘導体を合成し、その誘導体の抗腫瘍効果やアンドロゲン感受性阻害、AR-V7活性阻害を調査した。その結果、2種類の誘導体が低濃度でも効果を発揮することを確認した。
さらに2種類の誘導体のin vivoでの効果を確認した。またその作用機序を明らかにするために、アポトーシスの誘導の有無、cell cycleへの影響も調べた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

まず、HSPC細胞とCRPC細胞が相互作用をしていることを証明した。具体的には、HSPC細胞LNCaPをCRPC細胞DU145と共培養し、DHEAを転科すると、DHEAがDU145によりDHTに変換され、LNCaPのアンドロゲン受容体の活性を増強することを明らかにした。AIPC細胞がHSPC細胞の進展に寄与する可能性が示唆された。また逆も同様に生じていることを確認して、これをAnticancer Researchに報告した。
また、新たに合成された2’-hydroxyflavanone誘導体がより低濃度でAIPC細胞やHSPC細胞の増殖を阻害することを確認していたが、その機序を明らかにするために、アポトーシスの有無を確認したところ、アポトーシスが誘導されていた。さらにフローサイトメトリーにてcell cycleにおいてG2/M期のところでストップさせていることを確認した。さらにその機序を明らかにするために、アポトーシス関連タンパク質の発現をWestern blottingで観察した。また増殖に関与すると思われるSTAT3やAKTのリン酸化阻害の有無を確認した。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、低濃度でもHSPCやCRPC細胞に対して抗腫瘍効果を持ち、ARやAR-V7の活性を阻害することのできる誘導体2剤を用いて、我々の教室で樹立したタキサン系薬剤耐性細胞株PC-3-TxR, PC-3-TxR/CxR, DU145-TxR, DU145-TxR/CxRにおいてin vivoで腹腔内投与での抗腫瘍効果を発揮できるかを観察する。また経口投与においても抗腫瘍効果があるかを観察する予定である。またこれらの耐性株における耐性化の機序を明らかにするためにcDNA microarrayでの遺伝子発現プロファイルを用い、ケモカインの関与を確認する。
今後、新規化合物が前立腺癌細胞のmigrationやinvasionにどのように影響を及ぼすかどうかを明らかにする。
また、アポトーシスを誘導する機序を明らかにするために、STAT3よりもさらに上流の遺伝子JAK1のリン酸化の阻害効果の有無を観察する。さらに化合物を作用させた状態でのcDNA microarrayを行い、どのような遺伝子の発現変化があるのかを確認し、ターゲット遺伝子の同定を試みる。
今後、さらに低濃度でも抗腫瘍効果を示すフラボノイド誘導体の化学合成を行い、それらの化合物の評価を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Crosstalk Between Androgen-sensitive and Androgen-insensitive Prostate Cancer Cells. (2018)
  • Author(s): Takezawa Y, Izumi K, Machioka K, Iwamoto H, Naito R, Makino T, Kadomoto S, Natsagdorj A, Kadono Y, Keller ET, Zhang J, Mizokami A.
  • Journal Title: Anticancer research Volume: 38 Pages: 2045-2055
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Establishment and characterization of two cabazitaxel-resistant prostate cancer cell lines. (2018)
  • Author(s): Machioka K, Izumi K, Kadono Y, Iwamoto H, Naito R, Makino T, Kadomoto S, Natsagdorj A, Keller ET, Zhang J, Mizokami A
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 9 Pages: 16185-16196
  • DOI: 10.18632/oncotarget.24609
  • Peer Reviewed / Open Access