Diagnostic and therapeutic application of p53 family in esophageal squamous cell carcinoma

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K09354
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 佐々木 泰史 札幌医科大学, 医療人育成センター, 教授 (70322328)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 食道扁平上皮癌 / p53 / p53 family / p63 / NGS / 遺伝子変異

Outline of Annual Research Achievements

「平均的な患者」にデザインされてきたこれまでの診断治療システムに対し，一部のがん腫では同定された遺伝子変異に応じた分子標的薬の選択などゲノム情報に基づいたPrecision medicineが取り入れられ始めている。申請者はこれまで、次世代半導体シークエンサーを利用して、さまざまながん症例の全エクソン、がん関連遺伝子のターゲットシークエンスを行ってきた。その成果をもとに，有効な分子標的治療充分確立されておらず、比較的予後不良な口腔癌、食道癌を含む扁平上皮癌に特異的な遺伝子解析パネルを開発した。本研究では、組織型，発症臓器特異的な遺伝子パネルを利用して、症例ごとの「がんの個性」を効率的かつ低コストで解析し、個別化医療の確立を目指した。本年度は、食道扁平上皮癌29症例、口腔扁平上皮癌32症例について、癌組織、非癌組織、および正常リンパ球から全RNA，DNAを抽出し，RNA-seq（タンパクコード遺伝子・lincRNA発現解析）、および独自に開発したがん関連遺伝子パネル解析（変異解析）を行った。また、公共のデータベースとのデータ比較により、予後、治療効果と関連性のある特徴的な遺伝子を抽出した。さらに、個々の食道癌患者血漿中の癌組織由来cfDNAの次世代シーケンサーによる検出系の確立を試みた。
上記以外の本研究に関連した研究成果
１．比較的まれな脳腫瘍である中枢神経系原発悪性リンパ腫について、409のがん関連遺伝子の変異、コピー数異常解析を行い、予後、治療効果と関連する遺伝子異常、パスウエイを同定した（Oncotarget 9: 27471-86, 2018）。
２．大腸腫瘍における内視鏡所見（拡大内視鏡におけるピットパターン）と、新規に開発した大腸癌遺伝子パネルを用いて解析したゲノム異常との関連性を分析した（ J Gastroenterol. 53: 1241-52, 2018）。

Current Status of Research Progress

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

Reason

予備的解析（細胞株のトランスクリプトーム，および変異解析）は前年度に行っていたため、本年度の癌症例のデータ取得は順調に進んだ。日本人口腔扁平上皮癌、食道扁平上皮癌125症例についてがん関連遺伝子のホットスポット解析を行った。その結果、50％以上の症例でTP53変異を認め、CDKN2A、PIK3CAの変異が高頻度であることを明らかにした。またcfDNA解析が治療効果判定に有効であることを示し、その成果はTumor Biol誌に掲載された（Tumor Biol. 40: 1010428318800180, 2018）。
さらに、独自に開発した扁平上皮癌関連遺伝子パネルを用い、解析再発を繰り返す子宮頸癌の進展、治療抵抗性に関与するゲノム異常（遺伝子変異、コピー数異常）を同定し、子宮頸癌進展における意義をin vitroの系で解析した（Oncotarget 9: 32642-52, 2018）。現在、同パネルを再構築し、食道扁平上皮癌の原発巣、転移巣、血漿cfDNAの解析系の構築を進めている。
癌症例の収集も予定通りに行うことができた。

Strategy for Future Research Activity

p53ファミリー（p53, p63）の遺伝子異常と相関して変異、コピー数異常を認める遺伝子は発がん、がんの進展に関与している可能性がある。さらにその発現はがん組織で変化している可能性が高く、予後、治療効果等と相関していることが推測される。また、RNA-seqの結果からp53ファミリーに制御される複数の新規非コードRNAをすでに複数同定しており、今後は機能解析、発現解析を進め、バイオマーカーとしての有用性を検討していく。

Causes of Carryover

トランスクリプトーム，および変異解析は前年度に行っており，本年度はデータ解析が中心となったため，物品費の節約が可能であり、かつ予定通りの実験データが得られた．
今後の使用計画
すでに施行済みのmiRNAの次世代シークエンサー解析，およびp53結合コンセンサス配列の全ゲノム網羅的解析から，p53に制御される非コードRNAの候補を同定している．成果の一部を本年3月に学術誌Oncotargetに投稿した．査読の結果により、再投稿に必要な追加実験を予定するとともに，次年度は研究をさらに発展させるため，癌症例（食道癌，関連疾患として口腔癌）における発現解析，血漿中の発現，遺伝子異常を解析することにより，消化器癌の新しい診断・治療システムの構築も試みる．さらに9月の日本癌学会，12月の日本分子生物学会での成果報告も計画している．
細胞レベルでの発現・転写解析のための試薬類（次世代シークエンス試薬120-150万円），臨床検体でのRNA発現解析のための試薬類（酵素類80万円，RNAプローブ20-40万円），データ解析用の簡易サーバー（20万円），学会出張旅費30万円（日本癌学会9/26-28京都，日本分子生物学会12/3-6福岡）

Research Products

• [Journal Article] A subset of diffuse-type gastric cancer is susceptible to mTOR inhibitors and checkpoint inhibitors (2019)
  • Author(s): Fukamachi H, Kim SK, Koh J, Lee HS, Sasaki Y, Yamashita K, Nishikawaji T, Shimada S, Akiyama Y, Byeon SJ, Bae DH, Okuno K, Nakagawa M, Tanioka T, Inokuchi M, Kawachi H, Tsuchiya K, Kojima K, Tokino T, Eishi Y, Kim YS, Kim WH, Yuasa Y, Tanaka S
  • Journal Title: Exp Clin Cancer Res Volume: 12 Pages: 127
  • DOI: 10.1186/s13046-019-1121-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Malignant paraganglioma of posterior mediastinum; a case report with genetic analysis (2019)
  • Author(s): Adachi Y, Mita H, Sasaki Y, Himori R, Onodera K, Nakamura M, Kikuchi T, Yamashita K, Yukinari Yoshida Y, Ishii Y, Endo T
  • Journal Title: Mol Clin Oncol Volume: 10 Pages: 10-16
  • DOI: 10.3892/mco.2018.1758
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Screening for long noncoding RNAs associated with oral squamous cell carcinoma reveals the potentially oncogenic actions of DLEU1 (2019)
  • Author(s): Nishiyama K, Maruyama R, Niinuma T, Kai M, Kitajima H, Toyota M, Hatanaka Y, Igarashi T, Kobayashi JI, Ogi K, Dehari H, Miyazaki A, Yorozu A, Yamamoto E, Idogawa M, Sasaki Y, Sugai T, Tokino T, Hiratsuka H, Suzuki H
  • Journal Title: Cell Death Dis Volume: 9 Pages: 826
  • DOI: 10.1038/s41419-018-0893-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surface microstructures are associated with mutational intratumoral heterogeneity in colorectal tumors (2018)
  • Author(s): Harada T, Yamamoto E, Yamano HO, Aoki H, Matsushita HO, Yoshikawa K, Takagi R, Harada E, Tanaka Y, Yoshida Y, Eizuka M, Yorozu A, Sudo G, Kitajima, H, Niinuma, T, Kai, M, Sasaki, Y, Tokino, T, Sugai, T, Nakase, H, Suzuki, H
  • Journal Title: J Gastroenterol Volume: 53 Pages: 1241-1252
  • DOI: 10.1007/s00535-018-1481-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] DOT1L inhibition blocks multiple myeloma cell proliferation by suppressing IRF4-MYC signaling (2018)
  • Author(s): Ishiguro K, Kitajima H, Niinuma T, Ishida T, Maruyama R, Ikeda H, Hayashi T, Sasaki H, Wakasugi H, Nishiyama K, Shindo T, Yamamoto E, Kai M, Sasaki Y, Tokino T, Nakase H, Suzuki H
  • Journal Title: Haematologica Volume: 104 Pages: 155-165
  • DOI: 10.3324/haematol.2018.191262
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mutational analysis of uterine cervical cancer that survived multiple rounds of radiotherapy (2018)
  • Author(s): Nuryadi E, Sasaki Y, Hagiwara Y, Bunga Mayang Permata T, Sato H, Komatsu S, Yoshimoto Y, Murata K, Ando K, Kubo N, Okonogi N, Takakusagi Y, Adachi A, Iwanaga M1, Tsuchida K, Tamaki , Noda S, Hirota Y, Shibata A, Ohno T, Tokino T, Oike T, Nakano T
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 9 Pages: 32642-32652
  • DOI: 10.18632/oncotarget.25982. eCollection 2018 Aug 24
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Targeted next-generation sequencing of 50 cancer-related genes in Japanese patients with oral squamous cell carcinoma (2018)
  • Author(s): Nakagaki T, Tamura M, Kobashi K, Omori A, Koyama R, Idogawa M, Ogi K, Hiratsuka H, Tokino T, Sasaki Y
  • Journal Title: Tumor Biol Volume: 40 Pages: 1
  • DOI: 10.1177/1010428318800180
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dysregulation of miRNA in chronic hepatitis B is associated with hepatocellular carcinoma risk after nucleos(t)ide analogue treatment (2018)
  • Author(s): Wakasugi H, Takahashi H, Niinuma T, Kitajima H, Oikawa R, Matsumoto N, Takeba Y, Otsubo T, Takagi M, Ariizumi Y, Suzuki M, Okuse C, Iwabuchi S, Nakano M, Akutsu N, Kang JH, Matsui T, Yamada N, Sasaki H, Yamamoto E, Kai M, Sasaki Y, Sasaki S, Tanaka Y, Yotsuyanagi H, Tsutsumi T, Yamamoto H, Tokino T, Nakase H, Suzuki H
  • Journal Title: Cancer Lett Volume: 434 Pages: 91-100
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2018.07.019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prognostic nutritional index and early mortality with percutaneous endoscopic gastrostomy (2018)
  • Author(s): Adachi Y, Akino K, Nojima M, Himori R, Kikuchi T, Mita H, Nakamura M, Tsukuda H, Yamano HO, Sasaki Y, Yoshida Y, Kato Y, Nakase H, Endo T
  • Journal Title: QJM Volume: 111 Pages: 635-641
  • DOI: 10.1093/qjmed/hcy137
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Target amplicon exome-sequencing identifies promising diagnosis and prognostic markers involved in RTK-RAS and PI3K-AKT signaling as central oncopathways in primary central nervous system lymphoma (2018)
  • Author(s): Takashima Y, Sasaki Y, Hayano A, Homma J, Fukai J, Iwadate Y, Kajiwara K, Ishizawa S, Hondoh H, Tokino T, Yamanaka R
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 9 Pages: 27471-27486
  • DOI: 10.18632/oncotarget.25463. eCollection 2018 Jun 8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impaired diversity of the lung microbiome predicts progression of idiopathic pulmonary fibrosis (2018)
  • Author(s): Takahashi Y, Saito A, Chiba H, Kuronuma K. Ikeda K. Kobayashi T, Ariki S, Takahashi M, Sasaki Y, Takahashi H
  • Journal Title: Respir Res Volume: 19 Pages: 34
  • DOI: 10.1186/s12931-018-0736-9
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Targeted exome sequencing profiles genetic alterations in oral squamous cell carcinoma from Japanese patients. (2019)
  • Author(s): Sasaki Y, Nakagaki T, Tamura M, Fukushima F, Ikeda H, Koyama R, Idogawa M, Tokino T.
  • Organizer: American Association of Cancer Research (AACR) annual meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The novel p53 family target BRMS1L suppresses cancer cell invasion and migration. (2019)
  • Author(s): Sasaki Y, Koyama R, Maruyama R, Tamura M, Idogawa M, Suzuki H, Tokino T
  • Organizer: 11th AACR-JCA Joint International Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Amplicon-based targeted sequencing identifies promising markers in oral squamous cell carcinoma from Japanese patients (2019)
  • Author(s): Tokino T, Nakagaki T, Idogawa M, Sasaki Y
  • Organizer: 11th AACR-JCA Joint International Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Patient-specific circulating tumor DNA monitoring using esophageal squamous cell cancer gene panel and digital PCR (2019)
  • Author(s): Iwaya T, Endo F, Sasaki Y, Sasaki N, Yaegashi M, Akiyama Y, Sasaki A, Masuda M, Yamada T, Tokino T, Nishizuka S
  • Organizer: American Association of Cancer Research (AACR) annual meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] BRMS1L, a metastatic suppressor gene, is transcriptionally regulated by p53 (2019)
  • Author(s): Tokino T, Koyama R, Idogawa M, Sasaki Y
  • Organizer: American Association of Cancer Research (AACR) annual meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 口腔扁平上皮癌のhotspot変異解析 (2018)
  • Author(s): 佐々木泰史、中垣貴文、田村みゆき、井戸川雅史、荻和弘、平塚博義、時野隆至
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会