Development of a novel diagnostic method for prostate cancer that targets tumor promoting fibroblast-derived exosomes

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K09686
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 石井 健一朗 三重大学, 医学系研究科, リサーチアソシエイト (90397513)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 豪 三重大学, 医学部附属病院, 助教 (20644941) ; 広川 佳史 三重大学, 医学系研究科, 講師 (30322738) ; 渡邉 昌俊 三重大学, 医学系研究科, 教授 (90273383)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 前立腺癌 / ホルモン療法 / 癌促進性線維芽細胞 / 癌抑制性線維芽細胞 / 癌遺伝子 / 癌抑制遺伝子 / エクソソーム / miRNA

Outline of Annual Research Achievements

１つ目の実験として、複数の、かつ独自の癌関連線維芽細胞CAFsを用いて前立腺癌細胞における癌関連遺伝子発現への影響を検討し、CAFsの特徴付けを試みた。前立腺癌患者より初代培養したCAFs（pcPrF-M5, -M28, -M31）とLNCaP細胞より単離・樹立したアンドロゲン感受性の異なるサブクローン（E9, F10, AIDL細胞）をin vitro共培養した。なお、実験には市販されている正常ヒト前立腺間質細胞PrSCを比較対照細胞として使用した。リアルタイムPCRの結果より、我々のCAFsは全てのサブローンにおける癌遺伝子発現に影響しなかった。一方、M28およびM31は全てのサブクローンにおいて癌抑制遺伝子NKX3-1 mRNA発現を上昇させた。さらにM31は癌抑制遺伝子GSTP1 mRNA発現も上昇させた。つまり、M28, M31はcancer-restraining CAFsである可能性が示された。興味深いことに、M28, M31との共培養により観察されるNKX3-1 mRNA発現上昇はサブクローンの性質に依存しない反応であった。そこで、次の実験として、M28およびM31に特異的なエクソソーム含有miRNAの発現解析を試みた。PrSC, M5, M28, M31が産生するexosomal miRNAの網羅解析（東レ株式会社の受託解析サービス）を施行した結果、PrSCに比較して、M28およびM31に共通して発現が２倍以上に高い27 miRNAs、もしくは半分以下に低い81 miRNAsのうち、NKX3-1遺伝子発現に関連しそうな２つのmiRNAを同定した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

線維芽細胞が産生するexosomal miRNAの網羅解析も終了し、ターゲットとするmiRNAも２つに絞り込めた。

Strategy for Future Research Activity

線維芽細胞が産生するexosomal miRNAの網羅解析により絞り込んだ２つのmiRNAの機能解析を行い、結論に結びつけたい。

Causes of Carryover

線維芽細胞が産生するexosomal miRNAの網羅解析（東レ株式会社の受託解析サービス）後に予定していたリアルタイムPCRの実験が開始できなかったため、反応試薬の購入費が残額として生じた。次年度早々に試薬を購入し、実験を進めていく計画であるため、当初の研究計画に大幅な遅れは生じていないと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Heterogeneous induction of an invasive phenotype in prostate cancer cells by co-culturing with patient-derived fibroblasts. (2021)
  • Author(s): Ishii K, Nakagawa Y, Matsuda C, Katoh D, Ichishi M, Shirai T, Hirokawa Y, Fujiwara M, Sugimura Y, Watanabe M.
  • Journal Title: Journal of Cellular Biochemistry Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1002/jcb.29893
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SOX11-induced decrease in vimentin and an increase in prostate cancer cell migration attributed to cofilin activity. (2020)
  • Author(s): Hirokawa YS, Kanayama K, Kagaya M, Shimojo N, Uchida K, Imai H, Ishii K, Watanabe M.
  • Journal Title: Experimental and Molecular Pathology Volume: 117 Pages: 104542-104550
  • DOI: 10.1016/j.yexmp.2020.104542
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TDP2 suppresses genomic instability induced by androgens in the epithelial cells of prostate glands. (2020)
  • Author(s): Mahmud MRA, Ishii K, Bernal-Lozano C, Delgado-Sainz I, Toi M, Akamatsu S, Fukumoto M, Watanabe M, Takeda S, Cortes-Ledesma F, Sasanuma H.
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 25 Pages: 450-465
  • DOI: 10.1111/gtc.12770
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Castration-induced stromal remodeling disrupts the reconstituted prostate epithelial structure. (2020)
  • Author(s): Kajiwara S, Ishii K, Sasaki T, Kato M, Nishikawa K, Kanda H, Arima K, Watanabe M, Sugimura Y.
  • Journal Title: Laboratory Investigation Volume: 100 Pages: 670-681
  • DOI: 10.1038/s41374-019-0352-4
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 線維芽細胞の老化は前立腺癌関連線維芽細胞様分化の獲得なのか？ (2020)
  • Author(s): 中川 泰久、石井 健一朗、藤原 雅也、一志 真子、加藤 大祐、松田 知世、白井 拓、広川 佳史、杉村 芳樹、渡邉 昌俊
  • Organizer: 第109回 日本病理学会総会
• [Presentation] 線維芽細胞による前立腺癌細胞の揺らぎとアンドロゲン感受性の関係 (2020)
  • Author(s): 松田 知世、石井 健一朗、中川 泰久、白井 拓、佐々木 豪、広川 佳史、井口 和弘、渡邉 昌俊
  • Organizer: 第109回 日本病理学会総会
• [Presentation] 一次線毛動態を指標にした前立腺癌細胞に反応する線維芽細胞の同定 (2020)
  • Author(s): 白井 拓、石井 健一朗、中川 泰久、藤原 雅也、一志 真子、松田 知世、広川 佳史、杉村 芳樹、稲垣 昌樹、渡邉 昌俊
  • Organizer: 第109回 日本病理学会総会
• [Presentation] Direct contact of heterogeneous fibroblasts with cancer cells regulates the invasive phenotype of prostate cancer cells (2020)
  • Author(s): Kenichiro Ishii, Yasuhisa Nakagawa, Taku Shirai, Masako Ichishi, Masaya Fujiwara, Daisuke Kato, Chise Matsuda, Yoshifumi Hirokawa, Yoshiki Sugimura, Masaki Inagaki, Masatoshi Watanabe
  • Organizer: AACR Annual Meeting 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Heterogenous induction of cadherin switching in prostate cancer cells by co-culturing with activated fibroblasts (2020)
  • Author(s): Yasuhisa Nakagawa, Kenichiro Ishii, Chise Matsuda, Masaya Fujiwara, Daisuke Kato, Taku Shirai, Yoshifumi Hirokawa, Yoshiki Sugimura, Masatoshi Watanabe
  • Organizer: 第79回 日本癌学会学術総会
• [Presentation] Tumor suppressor gene expression in prostate cancer cells is altered by fibroblasts in a cell-specific manner (2020)
  • Author(s): Chise Matsuda, Kenichiro Ishii, Yasuhisa Nakagawa, Taku Shirai, Yoshifumi Hirokawa, Kazuhiro Iguchi, Masatoshi Watanabe
  • Organizer: 第79回 日本癌学会学術総会
• [Presentation] Primary cilia dynamics in fibroblasts visualize the response to prostate cancer cells (2020)
  • Author(s): Taku Shirai, Kenichiro Ishii, Yasuhisa Nakagawa, Daisuke Kato, Masaya Fujiwara, Chise Matsuda, Yoshifumi Hirokawa, Yoshiki Sugimura, Masaki Inagaki, Masatoshi Watanabe
  • Organizer: 第79回 日本癌学会学術総会