2020 Fiscal Year Annual Research Report
Maximum accuracy and application of diagnostic performance by integrated analysis of cancer exosome antigen and internal RNA information
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20H00541
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
石井 秀始 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (10280736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土岐 祐一郎 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20291445)
江口 英利 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90542118)
谷口 正輝 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40362628)
落谷 孝広 東京医科大学, 医学部, 教授 (60192530)
今野 雅允 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座講師 (80618207)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | エクソソーム / RNA修飾 / 難治がん |
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| Outline of Annual Research Achievements |
消化器がん患者由来の生体材料を用いて、病態解析と診断のための新技術を研究した。(1)細胞外分泌小胞の『殻』に存在するがん細胞膜に特異的な抗原を指標にした収集法を開発し、(2)その収集したEVの『中身』のRNAの修飾を直接読む技術に発展させ、膵がんの診断での有用性を示した。これらのがんEV抗原と内部RNAを統合した解析により、バイオマーカー技術の最高精度化をはかりつつ膵がん以外のアンメット・ニーズが高い疾患にまで対象を広げて、病態を踏まえ画期的な創薬に応用できる技術基盤を完成させる計画である。
特に、本プロジェクトの運用にあたっては、新型コロナウイルス感染症のパンデミックによる緊急事態宣言の影響を受けて人流等の制限が加わり、年度初めには若干のプロジェクトの進捗における支援が危惧されたが、その後の対応において、あらかじめ計画していたプランB（代替案）に従って作業オペレーションを組み替えて最適化することにより、令和4年度以降に向けては当初の全体計画からの遅延は生じないように調整することができた。特に、新型コロナ感染症の対応に関しても世界レベルでマニュアル化が進み、効率よく対応することができるようになってきている。令和4年度も本プロジェクトの達成に向けて研究を大きく進捗させる計画である。得られた知的財産に関しては共同研究者と相談しながら特許化を進めて、そののちに、学会及び学術雑誌において公表していくこととした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①倫理順守、種々の症例蓄積：対象は、研究期間内に消化器がん、乳がん、肺がん、泌尿器がんを倫理申請と承認に基づき、術前後の血清等の体液のリキッド・バイオプシーと、手術で切除したソリッド・バイオプシーをそれぞれ取得して解析し、Ex-TR法の構築と性能評価を完成させた。
②計測：私たちが明らかにした膵がん特異的なEX/MVの抗原と同様にして、がん患者のEXとMVから蛋白解析で抗原を同定し抗体を用いてEx法を組み立てた。Ex法で取集した試料からTR法で計測した。
③免疫へ及ぼす効果予測：がん由来のEX/MVの表面に免疫チェックポイント分子Pdl1が発現し、抗体が吸収されて患者が免疫療法に不応となるメカニズムを検討し、本研究ではさらに、がん細胞由来のPdl1陽性のEX/MVとその内部のマイクロRNA修飾に焦点をあて、RNA修飾酵素におけるDNA変異の有無、マイクロRNAメチル化と標的mRNAの関係、mRNAメチル化とスプライシングの関係、mRNAメチル化と半減期の関係、mRNAのメチル化と翻訳量の関係を検討し、免疫チェックポイントの関わりを解明した。
④がん幹細胞合理性：低接着皿のスフェア・アッセイやPDXモデルにより、がん幹細胞に親和性の高いEX/MV内のRNA修飾を明らかにした。これまでの検討で、がん幹細胞のADAM14, ASB2, FOXOM, NANOG遺伝子等のmRNAメチル化が安定性に関わり、その発現量を介してがん幹細胞の維持を制御することが指摘されているので、がん幹細胞のRNA修飾酵素Mettl3等のDNA変異、mRNAメチル化、スプライシングを検討し、EX/MVがRNA修飾を介して、がん幹細胞に与える影響を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
①ステージ別予後予測(POC: Proof of Stage Concept)： 早期診断では、感度に重点を置いてカットオフを設定し、他の検査法と比較する。またモニターでは、特異度に重点を置いて病態の診断で精度の向上を図る。疾患に応じたRNA修飾の情報は公的データベースに十分に掲載されていないので、本研究ではRNA修飾と全オミックス情報を合わせて解析し、マイニンイングを行い、JSTの公的データベースに登録しデータの共有を促進する。
②免疫間質の応答(IMR: Immune Mesenchymal Response)：内外の研究で、マクロファージのMettl3は、IL7/STAT5/SOCS経路のmRNA修飾によるサイトカイン応答の安定性で左右することが知られている。本研究では、バイオプシー試料のRNA修飾と全オミック情報を用いて、従来では得られなかった間質や免疫細胞の応答を「見える化」して理解し、さらに傾向標識したRNA修飾酵素Mettl3等の過剰発現マウスの組織を用いて個体レベルの各臓器（消化器、皮膚、肺、リンパ組織）で検討する。
③層別化クラス分類(PAC: Patients Associated Classification)：RNA修飾と全オミック情報を統合して解析し、初診時診断、再発診断を実現できる技術を開発する。パイロット研究の結果、マイクロRNAのメチル化をMS法で計測すると、Let-7, miR-17の6位のメチル化(m6A)の増加が消化器がんのリキッド・バイオプシーで早期診断に有用であり、また手術で腫瘍を切除した後に低下することが明らかとなった。
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