Linker-phosphorylated SMAD2 induces resistance to tyrosine kinase inhibition in EGFR-mutated lung adenocarcinoma

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K08801
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: 牧野 洋二郎 東京医科大学, 医学部, 助教 (70421047)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 真村 瑞子 東京医科大学, 医学部, 兼任教授 (60400686) ; 尹 晶煥 東京医科大学, 医学部, 兼任助教 (30748885) ; 裴 恩真 東京医科大学, 医学部, 兼任助教 (40773388) ; 大平 達夫 東京医科大学, 医学部, 教授 (40317847) ; 池田 徳彦 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (70246205)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 非小細胞肺癌 / EGFR-TKI抵抗性 / TGF-β / IL-6 / SMAD / リンカーリン酸化

Outline of Annual Research Achievements

計画①EGFR変異NSCLCのEGFR-TKI抵抗性獲得とSmadシグナル伝達経路：IL-6とTGF-β阻害薬はヒト肺腺癌細胞株HCC827、NCI-H197、マウス肺癌細胞株Ex3LL-lucのGefitinib、Osimertinibによる細胞死に抵抗性を誘導し、IL-6はSmad2リンカー部位リン酸化を誘導した。計画②EGFR変異NSCLCのEGFR-TKI感受性に対するSmad2/3リンカー部位リン酸化とC末端リン酸化：Smad2リンカー部位のリン酸化を受ける残基の恒常的活性型変異体を移入した上記細胞株は、各EGFR-TKIによる細胞死に抵抗性を示す一方、不活性型変異体を移入した細胞株では細胞死が促進された。Smad2リンカー部位をリン酸化するIL-6シグナル伝達を担うキナーゼを同定した。計画③RNA-Seqによる肺癌細胞株でのpSmad2/3L標的遺伝子同定：Smad2リンカー変異体を移入した細胞株でRNA-Seqを行い、リンカーリン酸化Smad2(pSmad2L)によって発現が有意に変動する細胞死誘導遺伝子と阻害遺伝子を同定した。計画④pSmad2/3Lの転写共役因子同定と標的遺伝子発現制御機序の解明：pSmad2LはSTAT3と協調して遺伝子転写を調節することを示した。計画⑤肺癌細胞移植NOD/SCIDマウスを用いた病態機序解析：当初は異種移植モデルを用いる計画だったが、免疫系が正常なEx3LL-lucマウス同種移植モデルに変更した。pSmad2Lは生体内におけるEx3LLの増殖を促進し、各EGFR-TKI抵抗性を誘導した。計画⑥肺癌患者検体の組織免疫染色と治療感受性及び予後との相関評価：各EGFR-TKIに一次抵抗性を示す肺癌患者検体ではSmad2リンカー部位がリン酸化されていたが、治療感受性症例においてはSmad2リンカー部位リン酸化が認められなかった。