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2019 Fiscal Year Research-status Report

腫瘍内不均一性を反映する新たな薬剤感受性評価システムの構築

Research Project

Project/Area Number 17K11669
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

大山 和美  岡山大学, 歯学部, 博士研究員 (00253021)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 十川 千春  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (10253022)
江口 傑徳  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (20457229)
奥舎 有加  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (50762027) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
KeywordsTUMOROID / 細胞外小胞 / オルガノイド / 腫瘍間質 / 治療抵抗性 / 腫瘍内不均一性 / 薬剤感受性評価システム / 癌幹細胞
Outline of Annual Research Achievements

近年,腫瘍はさまざまな異なる特性を持つ細胞の集団であるという「腫瘍内不均一性」が明らかになっている.一般に,抗がん剤は,単一種類の細胞や分子を標的として開発されるため,ある細胞に奏功しても別の細胞種が生き残ってがんを再発しうる. 我々は,腫瘍不均一性を反映する薬剤感受性評価システムとして,三次元TUMOROIDを開発した.ほとんどの抗がん剤は,二次元単層培養系で開発されてきたが,限界があった.我々は,実際の腫瘍に酷似したTUMOROIDをin vitroで再現し,真に効果のある抗がん剤を開発している.
癌幹細胞は,治療抵抗性の最たるものであるが,我々は,種々の癌腫(大腸癌,前立腺癌,口腔癌)に共通の癌幹細胞マーカーCD326/EpCAMを同定し,TUMOROID形成による発現上昇およびCD326陽性細胞外小胞分泌を明らかにした.
腫瘍表層と内部でも細胞の特徴は大きく異なる.腫瘍表層では,細胞外小胞を介した腫瘍―間質相互作用が起こるが,我々は,MMP3分子を含む細胞外小胞が腫瘍表層から内部へと浸潤・浸透することを明らかにした.また,TUMOROIDは,実際の腫瘍に類似して,腫瘍内部に壊死を認めた(Taha EA et al 2020 Cancers).
腫瘍―間質相互作用機構として,細胞外小胞に含まれて分泌されたMMP3が受容細胞の細胞内および核内まで移行し,CCN2/CTGF遺伝子の転写を活性化することを明らかにした(Okusha et al 2020 Cancers).間質で産生されたCCN2/CTGFは,腫瘍血管新生に関与すると考えられる.
TUMOROIDに対してアルテスネイトが奏功したことは一つの概念実証であり(Sogawa et al 2019 Tissue Engineering),ベンツトロピンの奏功は薬剤再開発の実例である(Sogawa et al 2020 Cancers).

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

腫瘍不均一性に関する謎が少しずつ解けて,これを反映する薬剤感受性評価システムの開発を進めているところである.
しかし,腫瘍内の不均一な細胞の異なる表現型,遺伝子型,およびエピゲノム型を同定するには至っておらず,したがってそれらの関係性についても未知な部分が大きいと考えられる.
また,薬剤感受性評価システムおよび創薬システムのスループットを上げるためには,96ウェルおよび384ウェルのプレートを用い,これを扱うロボットやデータを解析する人工知能を導入したハイスループットスクリーニングシステムの開発が必要であるが道半ばである.
また,腫瘍内不均一性に加え,間質細胞(免疫系細胞,内皮細胞など)が薬剤感受性・薬剤耐性に関わることが分かりつつあるが,決定的なモデルの開発に至っていない.

Strategy for Future Research Activity

・腫瘍内の不均一な細胞の異なる表現型,遺伝子型,およびエピゲノム型を同定するために,プロテオーム解析および発現解析(RNA-seqおよびマイクロアレイ)を進める.
・薬剤感受性評価システムおよび創薬システムのスループットを上げるために,96ウェルおよび384ウェルプレートを扱うロボットやデータを解析する人工知能を導入し,ハイスループットスクリーニングシステムを開発する.
・間質細胞(免疫系細胞,内皮細胞など)をTUMOROIDに加えて,薬剤感受性・薬剤耐性への関与を明らかにする.

Causes of Carryover

残額調整の結果、当該年度の残額では、研究遂行に必要なものが購入できなかったため、次年度経費と合算して使用することとした。

  • Research Products

    (32 results)

All 2020 2019

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 9 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Triple knockdown of CDC37, HSP90-alpha, and HSP90-beta diminishes extracellular vesicles-driven malignancy events and macrophage M2 polarization in oral cancer.2020

    • Author(s)
      Ono K, Sogawa C, Kawai H, Tran MT, Taha EA, Lu Y, Oo MW, Okusha Y, Okamura H, Ibaragi S, Takigawa M, Kozaki K, Nagatsuka H, Sasaki A, Okamoto K, Calderwood SK, Eguchi T
    • Journal Title

      J Extracell Vesicles

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1080/20013078.2020.1769373.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Extracellular Vesicles Enriched with Moonlighting Metalloproteinase Are Highly Transmissive, Pro-Tumorigenic, and Trans-Activates Cellular Communication Network Factor (CCN2/CTGF): CRISPR against Cancer.2020

    • Author(s)
      Okusha Y, Eguchi T, Tran MT, Sogawa C, Yoshida K, Itagaki M, Taha EA, Ono K, Aoyama E, Okamura H, Kozaki KI, Calderwood SK, Takigawa M, Okamoto K.
    • Journal Title

      Cancers (Basel).

      Volume: 12(4). Pages: pii: E881.

    • DOI

      10.3390/cancers12040881.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cell Stress Induced Stressome Release Including Damaged Membrane Vesicles and Extracellular HSP90 by Prostate Cancer Cells.2020

    • Author(s)
      Eguchi T, Sogawa C, Ono K, Matsumoto M, Tran MT, Okusha Y, Lang BJ, Okamoto K, Calderwood SK.
    • Journal Title

      Cells.

      Volume: 9(3). Pages: pii: E755.

    • DOI

      10.3390/cells9030755.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Novel Model of Cancer Drug Resistance: Oncosomal Release of Cytotoxic and Antibody-Based Drugs.2020

    • Author(s)
      Eguchi T, Taha EA, Calderwood SK, Ono K.
    • Journal Title

      Biology (Basel).

      Volume: 9(3). Pages: pii: E47.

    • DOI

      10.3390/biology9030047.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Antiparkinson Drug Benztropine Suppresses Tumor Growth, Circulating Tumor Cells, and Metastasis by Acting on SLC6A3/DAT and Reducing STAT3.2020

    • Author(s)
      Sogawa C, Eguchi T, Tran MT, Ishige M, Trin K, Okusha Y, Taha EA, Lu Y, Kawai H, Sogawa N, Takigawa M, Calderwood SK, Okamoto K, Kozaki KI.
    • Journal Title

      Cancers (Basel).

      Volume: 12(2). Pages: pii: E523.

    • DOI

      10.3390/cancers12020523.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Outer membrane vesicles of Porphyromonas gingivalis attenuate insulin sensitivity by delivering gingipains to the liver.2020

    • Author(s)
      Seyama M, Yoshida K, Yoshida K, Fujiwara N, Ono K, Eguchi T, Kawai H, Guo J, Weng Y, Haoze Y, Uchibe K, Ikegame M, Sasaki A, Nagatsuka H, Okamoto K, Okamura H, Ozaki K.
    • Journal Title

      Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis.

      Volume: 1866(6) Pages: 165731

    • DOI

      10.1016/j.bbadis.2020.165731.

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Roles of Extracellular HSPs as Biomarkers in Immune Surveillance and Immune Evasion.2019

    • Author(s)
      Taha EA, Ono K, Eguchi T.
    • Journal Title

      Int J Mol Sci.

      Volume: 20(18). Pages: pii: E4588.

    • DOI

      10.3390/ijms20184588.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tumor Angiogenic Inhibition Triggered Necrosis (TAITN) in Oral Cancer.2019

    • Author(s)
      Yoshida S, Kawai H, Eguchi T, Sukegawa S, Oo MW, Anqi C, Takabatake K, Nakano K, Okamoto K, Nagatsuka H.
    • Journal Title

      Cells.

      Volume: 8(7). Pages: pii: E761.

    • DOI

      10.3390/cells8070761.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] MZF1 and SCAND1 Reciprocally Regulate CDC37 Gene Expression in Prostate Cancer.2019

    • Author(s)
      Eguchi T, Prince TL, Tran MT, Sogawa C, Lang BJ, Calderwood SK.
    • Journal Title

      Cancers (Basel).

      Volume: 11(6). Pages: pii: E792.

    • DOI

      10.3390/cancers11060792.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Reporter System Evaluates Tumorigenesis, Metastasis, β-catenin/MMP Regulation, and Druggability.2019

    • Author(s)
      Sogawa C, Eguchi T, Okusha Y, Ono K, Ohyama K, Iizuka M, Kawasaki R, Hamada Y, Takigawa M, Sogawa N, Okamoto K, Kozaki KI.
    • Journal Title

      Tissue Eng Part A.

      Volume: 25(19-20) Pages: 1413-1425.

    • DOI

      10.1089/ten.TEA.2018.0348.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nicotine promotes lymph node metastasis and cetuximab resistance in head and neck squamous cell carcinoma.2019

    • Author(s)
      Shimizu R, Ibaragi S, Eguchi T, Kuwajima D, Kodama S, Nishioka T, Okui T, Obata K, Takabatake K, Kawai H, Ono K, Okamoto K, Nagatsuka H, Sasaki A.
    • Journal Title

      Int J Oncol.

      Volume: 54(1) Pages: 283-294.

    • DOI

      10.3892/ijo.2018.4631.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] シンポジウム:顎口腔領域の発生と疾患に見る細胞間情報伝達機構の新たなカタチ,「三次元腫瘍オルガノイドの開発と細胞外小胞の新機能」2020

    • Author(s)
      江口 傑徳
    • Organizer
      第125回日本解剖学会総会・全国学術集会(誌上開催)
    • Invited
  • [Presentation] 中枢神経作用薬に見出した抗癌作用 ~独創的研究を志して~2020

    • Author(s)
      江口 傑徳
    • Organizer
      岡山大学歯学部第14期生卒後20周年記念同窓会記念講演
    • Invited
  • [Presentation] パーキンソン病治療薬の抗癌作用(ドラッグリポジショニングの提案)2020

    • Author(s)
      十川千春,江口傑徳,Tran Tien Manh,石毛真行,河合穂高,奥舎有加,中野敬介,十川紀夫,小崎健一,岡元邦彰
    • Organizer
      第45回岡山脳研究セミナー
  • [Presentation] シンポジウム:Heat Shock Proteinとがん温熱療法の最前線,「悪性腫瘍の微小環境におけるCDC37とHSP90の重要性 (Crucial roles of CDC37 and HSP90 in the resistance and microenvironment in tumor malignancy)」2019

    • Author(s)
      江口 傑徳
    • Organizer
      第36回日本ハイパーサーミア学会
    • Invited
  • [Presentation] アップデートシンポジウム:がんの多様性と新規治療法への展望(誌上開催),「口腔癌の進展と抵抗性における細胞外小胞の重要な役割 (Crucial roles of extracellular vesicles in progression and resistance in oral cancer)」2019

    • Author(s)
      江口 傑徳
    • Organizer
      第61回日本歯科基礎医学会
  • [Presentation] Cancer exosomes initiate EMT involving drug resistance and tumorigenesis2019

    • Author(s)
      Takanori Eguchi, Kisho Ono, Chiharu Sogawa, Yuka Okusha, Eman Ahmed Taha, Manh Tien Tran, Yanyin Lu, Kuniaki Okamoto
    • Organizer
      TEMTIA IX The 9th EMT International Association Meeting, The 35th International Kumamoto Medical Bioscience Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of MMP3-containing extracellular vesicles in tumorigenesis, CD9-exosome release, and cell-cell communication in cancer2019

    • Author(s)
      <Young Investigator Award受賞> Eman A. Taha, Yuka Okusha, Chiharu Sogawa, Abdellatif El-Seoudi, Satoshi Kubota, Ayano Satoh, Kuniaki Okamoto, Takanori Eguchi
    • Organizer
      The First International Symposium of Intercellular Communication and Extracellular Vesicles
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Monitoring of exosome using multiplexing fluorescent and bioluminescent reporter systems2019

    • Author(s)
      Yanyin Lu, Toshiki Nara, Chiharu Sogawa, Eman A Taha, Noa Matsuda, Kuniaki Okamoto, Takanori Eguchi
    • Organizer
      The First International Symposium of Intercellular Communication and Extracellular Vesicles
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Drug repositioning using the three-dimensional tumor organoid monitoring system for anti-cancer drug screening2019

    • Author(s)
      Chiharu Sogawa, Takanori Eguchi, Masayuki Ishige, Hotaka Kawai, Keisuke Nakano, Yuka Okusha, Norio Sogawa, Ken-ichi Kozaki, Kuniaki Okamoto
    • Organizer
      The First International Symposium of Intercellular Communication and Extracellular Vesicles
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Roles of MMP3 in Cargo Signature and Transmissive Activity of Cancer Extracellular Vesicles2019

    • Author(s)
      <Poster Competition Award受賞> Eman A. Taha, Takaori Eguchi, Chiharu Sogawa, Kuniaki Okamoto
    • Organizer
      The 4th Internation Symposium of Medical and Dental Education in Okayama
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脂質・コレステロール排出ポンプ ABCG1 標的による腫瘍内エクソソーム蓄積および腫瘍縮小2019

    • Author(s)
      江口傑徳, 十川千春, 難波友里, 奥舎有加, 河合穂高, 小野喜章, 板垣まみ, 村上純, 大山和美, 浅海淳一, 岡元邦
    • Organizer
      第 92 回日本薬理学会年会
  • [Presentation] MMP9 プロモーター活性を指標とした三次元培養システムを用いた抗がん剤スクリーニングによる薬剤再開発2019

    • Author(s)
      十川千春, 江口傑徳, 奥舎有加, 大山和美, 小野喜章, 十川紀夫, 岡元邦彰
    • Organizer
      第 92 回日本薬理学会年会
  • [Presentation] 口腔癌エクソソームによるマクロファージ分極および腫瘍悪性化における分子シャペロントリオの重要性2019

    • Author(s)
      江口傑徳,小野喜章,河合穂高,チャン マン,十川千春,奥舎有加,岡元邦彰
    • Organizer
      第6回日本細胞外小胞学会年会
  • [Presentation] 口腔癌エクソソームによる腫瘍悪性化及びマクロファージM2分極における分子シャペロントリオCDC37/HSP90の重要性と標的性2019

    • Author(s)
      小野喜章,江口傑徳,河合穂高、チャン マン,十川千春,奥舎有加,岡元邦彰
    • Organizer
      第11回日本RNAi研究会
  • [Presentation] 細胞外小胞の積荷・伝達機能および腫瘍形成におけるMMP3の役割 (Roles of MMP3 in cargo signature and transmissive activity of cancer extracellular vesicles and in tumorigenesis)2019

    • Author(s)
      エマン・タハ,江口傑徳,奥舎有加,十川千春,アブデラティフ・エルソウディ,久保田聡,佐藤あやの,岡元邦彰
    • Organizer
      第11回日本RNAi研究会
  • [Presentation] 口腔扁平上皮癌診断・治療における分子シャペロンHSP90含有エクソソームの可能性2019

    • Author(s)
      小野喜章, 江口傑徳, 中野敬介, 河合穂高, 佐々木朗
    • Organizer
      第64回日本口腔外科学会
  • [Presentation] 高転移性癌細胞で高発現するMMP3が有するCtgf/Ccn2発現調節機能と細胞外小胞との関連2019

    • Author(s)
      奥舎有加, 江口傑徳, エマン・タハ,十川千春, 岡元邦彰
    • Organizer
      第11回日本CCNファミリー研究会
  • [Presentation] 細胞外小胞の積荷・伝達機能および腫瘍形成におけるMMP3の役割2019

    • Author(s)
      エマン・タハ 、江口傑徳 、奥舎有加、十川千春、アブデラティフ・エルソウディ、久保田聡、佐藤あやの 、岡元邦彰
    • Organizer
      第11回日本CCNファミリー研究会
  • [Presentation] 新しい腫瘍オルガノイド多元評価システムの開発2019

    • Author(s)
      十川千春,江口傑徳,大山和美,奥舎有加,中野敬介,十川紀夫,岡元邦彰
    • Organizer
      第61回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] オルガノイドを応用したドラッグリポジショニング開発2019

    • Author(s)
      十川千春,江口傑徳,Tran Tien Manh,石毛真行,河合穂高,奥舎有加,中野敬介,十川紀夫,小崎健一,岡元邦彰
    • Organizer
      第40回岡山歯学会
  • [Book] Regulatory Roles of HSP90-rich Extracellular Vesicles. In Heat Shock Protein 90 in Human Diseases and Disorders, Heat Shock Proteins, Vol. 19, Alexzander A. A. Asea, Punit Kaur (Eds.)2019

    • Author(s)
      Takanori Eguchi, Kisho Ono, Kazumi Kawata, Kuniaki Okamoto, Stuart K. Calderwood.
    • Total Pages
      pp. 3-17
    • Publisher
      Springer Nature
    • ISBN
      978-3-030-23158-3

URL: 

Published: 2021-01-27  

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