がん転移制御に向けた内皮間葉転換機構とERK5の役割解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07321
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 石澤 有紀 徳島大学, AWAサポートセンター, 准教授 (40610192)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中馬 真幸 徳島大学, 病院, 特任助教 (20819289) ; 堀ノ内 裕也 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 助教 (30716593) ; 座間味 義人 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 准教授 (70550250) ; 武智 研志 徳島大学, 病院, 特任助教 (90793240) ; 合田 光寛 徳島大学, 病院, 特任助教 (40585965)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 内皮間葉転換 / ERK5 / 腫瘍血管 / 血管内皮細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究は転移発症の重要な病態であると考えられる内皮間葉転換 (endothelial-mesenchymal transition: EndMT) を標的とし、その分子機構を明らかにするとともに、EndMTに対して抑制的に働くことが示唆されている血管内皮細胞由来extracellular signal-regulated protein kinase 5 (ERK5) の腫瘍進展・転移における役割を解明することで、新たながん転移予防戦略の開発を目指すものである。
まず、がんゲノム・ビッグデータであるTCGAデータベースを用いて、各種悪性腫瘍におけるERK5シグナル伝達経路関連分子の遺伝子発現について網羅的に解析した。その結果、ERK5によって発現が上昇することが知られている一酸化窒素合成酵素は各種悪性腫瘍では正常組織に比べ発現量が減少していた。一方、ERK5によって負に制御されているvascular endothelial cell growth factor (VEGF)、またVEGF受容体であるFlt1は腫瘍中の発現量が増加している症例ほど予後が悪いことが明らかとなった。
そこで先に確立した線維芽細胞特異的ERK5欠損マウスを用いて担がんモデルマウスを作成し、がん関連線維芽細胞におけるERK5欠損が腫瘍内において低酸素誘導因子HIF-1αの増加を介してVEGF発現をアップレギュレートすることによって、血管新生を促進し腫瘍の増大を惹起することを明らかにした。
また、培養血管内皮細胞を用いたin vitro実験にて分子機序を検証するため、培養ヒト臍帯静脈内皮細胞においてEndMTを惹起する実験条件の確立に取り組んだ。代表的なEndMTを誘発する刺激であるTGF-βを刺激することで、内皮細胞マーカーの発現低下、間葉系細胞マーカーの発現上昇を検討し、その刺激条件を確定した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

データベース研究、in vivo研究、in vitro研究を並行して、多面的にアプローチをしている。動物実験では線維芽細胞特異的ERK5欠損マウスを用いた検討について報告し、さらに内皮細胞特異的ERK5欠損マウスを用いたモデル作成にも取り組んでおり、概ね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

引き続きTCGAデータベースを用いて、各種悪性腫瘍におけるEndMT関連分子、ERK5シグナル伝達経路関連分子等の遺伝子発現について網羅的に解析する。さらに、医療ビッグデータとしてアメリカ食品医薬品局 (FDA) が提供するFAERS (FDA Adverse Event Reporting System) あるいは日本医薬品医療機器総合機構 (PMDA) が提供するJADER (Japanese Adverse Drug Event Report database) を用いる。それぞれに収載されるデータから、抗がん剤に併用された薬物の臨床転帰に及ぼす影響を検討する。
データマイニングによって得られた結果を基にin vivo実験を実施する。内皮細胞特異的ERK5欠損マウスを用いて担がんモデルマウスを作成し、腫瘍の増大、転移への影響について検討する。また本マウスの腫瘍組織内での血管内皮細胞の増生、EndMTの誘導について、免疫染色などにより検討する。
また培養血管内皮細胞を用いたin vitro実験にてその分子機序について検討する。培養血管内皮細胞にERK5発現ベクターを遺伝子導入し過剰発現させる、もしくはERK5活性化薬で処置した際、TGF-βやBMP刺激によるEndMTが抑制されるか否かについて検討する。さらに、培養血管内皮細胞にERK5 siRNAを導入し発現阻害、もしくはBIX 02189、XMD8-92など特異的阻害剤を用いてEndMTが増悪するか否かについて検討する。
以上の実験によってERK5活性化作用を介し、EndMTに対して抑制作用を有することが示唆された薬物について、担がんモデルマウスへの影響を検討する。さらに、大規模医療情報データベースを用いて臨床効果への影響を検討する。

Causes of Carryover

一部年度末に納品された消耗品試薬に関して、支払い処理が4月にずれ込んだため、すでに消費されている費用が次年度使用額として計上されている。
また、年度末に発表・参加予定であった国際学会が、新型コロナウイルス感染拡大のため中止となり、海外旅費が使用できず、さらにその分を年度内に使用するだけの期間がなかったため次年度に繰り越した。当面学会参加の予定が困難である現状より、次年度の物品費に充てる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] MD Anderson Cancer Center(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: MD Anderson Cancer Center
• [Journal Article] Fibroblast-specific ERK5 deficiency changes tumor vasculature and exacerbates tumor progression in a mouse model. (2020)
  • Author(s): Masaki Imanishi, Yusuke Yamakawa, Keijo Fukushima, Raiki Ikuto, Akiko Maegawa, Yuki Izawa-Ishizawa, Yuya Horinouchi, Masateru Kondo, Masatoshi Kishuku, Mitsuhiro Goda, Yoshito Zamami, Kenshi Takechi, Masayuki Chuma, Yasumasa Ikeda, Koichiro Tsuchiya, Hiromichi Fujino, Koichi Tsuneyama, Keisuke Ishizawa
  • Journal Title: Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s00210-020-01859-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rho-associated protein kinase and cyclophilin a are involved in inorganic phosphate-induced calcification signaling in vascular smooth muscle cells (2020)
  • Author(s): Tatsuya Tsuda, Masaki Imanishi, Mizuho Oogoshi, Mitsuhiro Goda, Yoshitaka Kihira, Yuya Horinouchi, Yoshito Zamami, Keisuke Ishizawa, Yasumasa Ikeda, Ichiro Hashimoto, Toshiaki Tamaki, Yuki Izawa-Ishizawa
  • Journal Title: Journal of Pharmacological Sciences Volume: 142 Pages: 109～115
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2019.12.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Proton pump inhibitors block iron absorption through direct regulation of hepcidin via the aryl hydrocarbon receptor-mediated pathway (2020)
  • Author(s): Hirofumi Hamano, Takahiro Niimura, Yuya Horinouchi, Yoshito Zamami, Kenshi Takechi, Mitsuhiro Goda, Masaki Imanishi, Masayuki Chuma, Yuki Izawa-Ishizawa, Licht Miyamoto, Keijo Fukushima, Hiromichi Fujino, Koichiro Tsuchiya, Keisuke Ishizawa, Toshiaki Tamaki, Yasumasa Ikeda
  • Journal Title: Toxicology Letters Volume: 318 Pages: 86～91
  • DOI: 10.1016/j.toxlet.2019.10.016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Search for Therapeutic Agents for Cardiac Arrest Using a Drug Discovery Tool and Large-Scale Medical Information Database (2019)
  • Author(s): Yoshito Zamami, Takahiro Niimura, Toshihiro Koyama, Yuta Shigemi, Yuki Izawa-Ishizawa, Mizuki Morita, Ayako Ohshima, Keisaku Harada, Toru Imai, Hiromi Hagiwara, Naoto Okada, Goda Mitsuhiro、Kenshi Takechi, Masayuki Chuma, Yutaka Kondo, Koichiro Tsuchiya, Shiro Hinotsu, Mitsunobu R. Kano, Keisuke Ishizawa
  • Journal Title: Frontiers in Pharmacology Volume: 10 Pages: -
  • DOI: 10.3389/fphar.2019.01257
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Factors Associated With Immune Checkpoint Inhibitor-Related Myocarditis (2019)
  • Author(s): Yoshito Zamami, Takahiro Niimura, Naoto Okada, Toshihiro Koyama, Keijo Fukushima, Yuki Izawa-Ishizawa, Keisuke Ishizawa
  • Journal Title: JAMA Oncology Volume: 5 Pages: 1635～1635
  • DOI: 10.1001/jamaoncol.2019.3113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Iron accumulation causes impaired myogenesis correlated with MAPK signaling pathway inhibition by oxidative stress (2019)
  • Author(s): Yasumasa Ikeda, Akiho Satoh, Yuya Horinouchi, Hirofumi Hamano, Hiroaki Watanabe, Mizuki Imao, Masaki Imanishi, Yoshito Zamami, Kenshi Takechi, Yuki Izawa‐Ishizawa, Licht Miyamoto, Tasuku Hirayama, Hideko Nagasawa, Keisuke Ishizawa, Ken-Ichi Aihara, Koichiro Tsuchiya, Toshiaki Tamaki
  • Journal Title: The FASEB Journal Volume: 33 Pages: 9551～9564
  • DOI: 10.1096/fj.201802724RR
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ドラッグリポジショニング手法を用いたシスプラチン誘発腎障害に対する新規予防薬探索 (2019)
  • Author(s): 合田 光寛, 神田 将哉, 前川 晃子, 吉田 愛美, 新村 貴博, 石澤 有紀, 座間味 義人, 中馬 真幸, 武智 研志, 福島 圭穣, 藤野 裕道, 土屋 浩一郎, 堀ノ内 裕也, 池田 康将, 石澤 啓介
  • Organizer: 第29回日本循環薬理学会・第55回高血圧関連疾患モデル学会 合同学術集会
• [Presentation] 大規模医療情報を活用した抗がん剤誘発心筋症予防薬の探索 (2019)
  • Author(s): 新村 貴博, 座間味 義人, 齊藤 広海, 神田 将哉, 合田 光寛, 武智 研志, 中馬 真幸, 石澤 有紀, 堀ノ内 裕也, 池田 康将, 石澤 啓介
  • Organizer: 第29回日本循環薬理学会・第55回高血圧関連疾患モデル学会 合同学術集会
• [Presentation] 大規模医療情報データベースを活用したシスプラチン誘発腎障害に対する新規予防薬の探索とその有効性の検証 (2019)
  • Author(s): 合田 光寛, 神田 将哉, 前川 晃子, 新村 貴博, 石澤 有紀, 座間味 義人, 中馬 真幸, 武智 研志, 濱野 裕章, 岡田 直人, 福島 圭穰, 藤野 裕道, 土屋 浩一郎, 堀ノ内 裕也, 池田 康将, 楊河 宏章, 石澤 啓介
  • Organizer: 第40回日本臨床薬理学会学術総会
• [Presentation] 抗がん剤誘発末梢神経障害の予防薬開発を目的とした医療ビッグデータ解析および基礎研究 (2019)
  • Author(s): 新村 貴博, 座間味 義人, 内藤 優太朗, 川尻 雄大, 合田 光寛, 武智 研志, 中馬 真幸, 堀ノ内 裕也, 石澤 有紀, 池田 康将, 石澤 啓介
  • Organizer: 第40回日本臨床薬理学会学術総会
• [Presentation] ケルセチンによる薬剤誘発性急性大動脈疾患発症抑制効果の検討 (2019)
  • Author(s): 鈴木 琴子, 石澤 有紀, 合田 光寛, 近藤 正輝, 今西 正樹, 座間味 義人, 堀ノ内 裕也, 武智 研志, 中馬 真幸, 池田 康将, 石澤 啓介
  • Organizer: 第58回日本薬学会・日本薬剤師会・日本病院薬剤師会 中国四国支部学術大会
• [Presentation] Development of therapeutic agents using drug discovery tools and large-scale medical information (2019)
  • Author(s): Yoshito Zamami, Yuki Izawa-Ishizawa, Takahiro Niimura, Mitsuhiro Goda, Naoto Okada, Kenshi Takechi, Masayuki Chuma, Keijo Fukushima, Yuya Horinouchi, Yasumasa Ikeda, Hiromichi Fujino, Koichiro Tsuchiya, Keisuke Ishizawa
  • Organizer: FIP2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nicorandil improve prognosis of cardiac arrest patient: A large-scale medical information analysis (2019)
  • Author(s): Takahiro Niimura, Yoshito Zamami, Yuki Izawa-Ishizawa, Mitsuhiro Goda, Kenshi Takechi, Masayuki Chuma, Keijo Fukushima, Yuya Horinouchi, Yasumasa Ikeda, Hiromichi Fujino, Koichiro Tsuchiya, Keisuke Ishizawa
  • Organizer: FIP2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 医療ビッグデータ解析と基礎研究を融合した抗がん剤誘発末梢神経障害の予防薬開発 (2019)
  • Author(s): 新村 貴博, 座間味 義人, 内藤 優太朗, 川尻 雄大, 合田 光寛, 武智 研志, 中馬 真幸, 堀ノ内 裕也, 石澤 有紀, 池田 康将, 石澤 啓介
  • Organizer: 次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム2019
• [Presentation] Effect of new preventive medicine on cisplatin-induced acute kidney injury (2019)
  • Author(s): Mitsuhiro Goda, Kazuhito Saike, Masaya Kanda, Takahiro Niimura, Kenshi Takechi, Masayuki Chuma, Yuki Izawa-Ishizawa, Yoshito Zamami, Keisuke Ishizawa
  • Organizer: EACPT2019
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 徳島大学AWAサポートセンターHP内「徳島大学女性研究者の活躍」
  • URL: http://www.awasapo.tokushima-u.ac.jp/woman_activity/