エクソソーム・腸内細菌叢解析による癌宿主連環制御に基づく食道・胃癌分子治療開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03749
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 松原 久裕 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20282486)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井ノ上 逸朗 国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (00192500) ; 朝長 毅 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 創薬デザイン研究センター, 上級研究員 (80227644) ; 吉村 清 昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (30346564) ; 村上 健太郎 千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (40436382) ; 加野 将之 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (20456023)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 書道癌 / 胃癌 / エクソソーム / 腸内細菌叢 / バイオマーカー

Outline of Annual Research Achievements

食道癌切除標本ならびに転移リンパ節から癌特異的ゲノム変異、発現量の異なる遺伝子群および遺伝子制御に関わる領域のエピジェネティックな差異ならびに血漿中のエクソソーム、cell free DNAを同様に解析しその差異を明らかにする。これらについては約10例の解析を進めた。当院ですでに導入しているガーダントヘルスジャパン社のGuardant360によるcell free DNA解析をを進めている。同様に食道癌、胃癌における腸内細菌叢の解析に関しても解析を進めている。
胃癌についても同様の検討を進めている。また、食道癌、胃癌とも新たな癌治療法の柱として注目されているimmune checkpointに関与するPD-1, PD-Ll, PD-L2など分子についてもこれまでの血液中のPD-1, PD-Ll, PD-L2など分子の測定を進めている。
胃癌培養細胞においてインターフェロンγがPD-L1の発言を増強することを確認した。また、IV期の胃癌患者において健常者に比し血中のPD-L1が高値であることを確認できた。また、胃癌細胞においてアミノ酸を輸送するトランスポーター(LAT-1)を抑制する薬剤(JPH203)によりその増殖能が抑制された。また、血中anti-far-upstream element-binding protein-interacting repressor-lacking exon2 (FIRΔexon2)は胃癌患者において高値を示し、さらに胃癌における全生存率に関与するバイオマーカーであることを明らかにした。
食道癌細胞から分泌されたエクソソームにより細胞の遊走能が増強することを確認、報告した。また、高濃度の暴露では細胞周期の抑制、増殖能を抑制する遺伝子群を抑制する一方、アクチン線維の伸張、細胞骨格を変化に関与する遺伝子群の発現増強した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまで食道扁平上皮癌におけるエクソームシーケンスにより、TP53の変異が最多であり８０％を超える極めて高い頻度である事を解明し、次いでZNF750に変異が多いことを確認した。化学放射線治療における治療効果を予測する有用なバイオマーカーであり、同時に食道癌治療の有用な予後予測因子であるこのZNF750を中心にリンパ節転移巣における解析、血漿でのcell free DNAでの解析を加えることにより、食道癌リンパ節転移機序の解明ならびにliquid biopsyとしての有用性の検討をは順調に進捗している。
癌転移機構におけるエクソソームの果たす役割に着目し、食道癌におけるエクソソームマーカーの１つがCD63であることを明らかにしてきた。食道癌患者血漿では健常群の2倍以上となる例を認め、新たなバイオマーカーとしての有用性を示した。一方、これまで血中microRNAの食道癌における治療効果予測、予後予測因子としての解明を進めてきており、これまで当科で明らかにしてきたmicro RNAとエクソソームの関連について解析を進め、食道癌細胞から分泌されたエクソソームにより細胞の遊走能が増強することを確認、報告した。また、高濃度の暴露では細胞周期の抑制、増殖能を抑制する遺伝子群を抑制する一方、アクチン線維の伸張、細胞骨格を変化に関与する遺伝子群の発現増強することを確認し、報告した。
エクソソームと腸内細菌叢が転移において果たす役割の重要性に着目し、癌と宿主の連環におけるその機序の解析を着手した。

Strategy for Future Research Activity

化学放射線治療における治療効果を予測する有用なバイオマーカーであり、同時に食道癌治療の有用な予後予測因子であるこのZNF750を中心にリンパ節転移巣における解析、血漿でのcell free DNAでの解析を加えることにより、食道癌リンパ節転移機序の解明ならびにliquid biopsyとしての有用性の検討を継続する。
癌転移機構におけるエクソソームの果たす役割に着目し、食道癌におけるエクソソームマーカーの１つがCD63であることを明らかにしてきた。これまで当科で明らかにしてきたmicro RNAとエクソソームの関連について解析を進める。マウスモデルにおけるin vivoでの検討ではエクソソームの血液中を含め全身での挙動評価を可能にしており、このマウスモデルを用いて腫瘍の増殖、進展、転移におけるエクソソームの役割についてさらに検討を進める。
エクソソームと腸内細菌叢が転移において果たす役割の重要性に着目し、癌と宿主の連環におけるその機序の解析を進める。その第1歩として食道癌、胃癌患者において次世代シークエンサーにより16S rRNA遺伝子領域を対象とした菌叢構造解析をすすめる。手術治療、化学放射線治療、化学療法前後での腸内細菌叢の変化については症例を重ね、検討を進めていく。

Research Products

• [Journal Article] Anti-FIRΔexon2 autoantibody as a novel indicator for better overall survival in gastric cancer. (2021)
  • Author(s): Kobayashi S, Hiwasa T, Ishige T, Kano M, Hoshino T, Rahmutulla B, Seimiya M, Shimada H, Nomura F, Matsubara H, Matsushita K.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 112 Pages: 847-858
  • DOI: 10.1111/cas.14767.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ω3 fatty acid metabolite, 12-hydroxyeicosapentaenoic acid, alleviates contact hypersensitivity by downregulation of CXCL1 and CXCL2 gene expression in keratinocytes via retinoid X receptor α (2021)
  • Author(s): Saika, A., Nagatake, T., Hirata, S.I., Sawane, K., Adachi, J., Abe, Y., Isoyama, J., Morimoto, S., Node, E., Tiwari, P., Hosomi, K., Matsunaga, A., Honda, T., Tomonaga, T., Arita, M., Kabashima, K., and Kunisawa, J.
  • Journal Title: FASEB J Volume: 35 Pages: e21354
  • DOI: 10.1096/fj.202001687R.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calcium/calmodulin-dependent regulation of Rac GTPases and Akt in histamine-induced chemotaxis of mast cells (2021)
  • Author(s): Honda T, Nishio Y, Sakai H, Asagiri M, Yoshimura K, Inui M, Kuramasu A.
  • Journal Title: Cell Signal Volume: 83 Pages: 109973 e-pub
  • DOI: 10.1016/j.cellsig.2021.109973.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tumor-derived exosomes influence the cell cycle and cell migration of human esophageal cancer cell lines (2020)
  • Author(s): Matsumoto Y, Kano M, Murakami K, Toyozumi T, Suito H, Takahashi M, Sekino N, Shiraishi T, Kamata T, Ryuzaki T, Hirasawa S, Kinoshita K, Matsubara H.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 111 Pages: 4348-4358
  • DOI: 10.1111/cas.14660.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interferon-γ induced PD-L1 expression and soluble PD-L1 production in gastric cancer (2020)
  • Author(s): Imai Y, Chiba T, Kondo T, Kanzaki H, Kanayama K, Ao J, Kojima R, Kusakabe Y, Nakamura M, Saito T, Nakagawa R, Suzuki E, Nakamoto S, Muroyama R, Tawada A, Matsumura T, Nakagawa T, Kato J, Kotani A, Matsubara H, Kato N.
  • Journal Title: Oncol Lett. Volume: 20 Pages: 2161-2168
  • DOI: 10.3892/ol.2020.11757.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] XCL1 expression correlates with CD8-positive T cells infiltration and PD-L1 expression in squamous cell carcinoma arising from mature cystic teratoma of the ovary. (2020)
  • Author(s): Tamura R, Yoshihara K, Nakaoka H, Yachida N, Yamaguchi M, Suda K, Ishiguro T, Nishino K, Ichikawa H, Homma K, Kikuchi A, Ueda Y, Takei Y, Fujiwara H, Motoyama T, Okuda S, Wakai T, Inoue I, Enomoto T.
  • Journal Title: Oncogene Volume: 39 Pages: 3541-3554
  • DOI: 10.1038/s41388-020-1237-0.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 電気穿孔法を用いた抗がん剤内包胃癌由来エクソソームによる抗腫瘍効果の検討 (2021)
  • Author(s): 木下和也, 松本泰典, 加野将之, 村上健太郎, 坂田治人, 遠藤悟史, 豊住武司, 岡田晃一郎, 鎌田敏希 龍崎貴寛, 平澤壮一朗, 佐々木拓馬, 松原久裕
  • Organizer: 第93回日本胃癌学会総会
• [Presentation] スキルス胃癌細胞株と腫瘍関連線維芽細胞を用いた癌-間質相互作用のマルチオミックス解析 (2021)
  • Author(s): 龍崎貴寛, 村上健太郎, 加野将之, 豊住武司, 松本泰典, 鎌田敏希, 平澤壮一朗, 木下和也, 佐々木拓馬, 松原久裕
  • Organizer: 第93回日本胃癌学会総会
• [Presentation] 消化管における癌の先進医療開発 (2021)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: 慶應外科フォーラム2021
  • Invited
• [Presentation] 食道がん診療の臨床と基礎研究 (2021)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: 第9回岡山大学消化器外科フォーラム
  • Invited
• [Presentation] 胃癌腹膜播種とエクソソームの関係性について (2020)
  • Author(s): 木下 和也、松本 泰典、加野 将之、村上 健太郎、坂田 治人、遠藤 悟史、豊住 武司、横山 将也、岡田 晃一郎、白石 匡、鎌田 敏希、龍崎 貴寛、平澤 壮一朗、松原 久裕
  • Organizer: 第92回日本胃癌学会総会
• [Presentation] 外科診療におけるがん遺伝子パネル検査とマイクロサテライト不安定性（MSI）検査の有用性について (2020)
  • Author(s): 松下 一之、石毛 崇之、太和田 暁之、宮内 英聡、瀧口 裕一、松原 久裕
  • Organizer: 第120回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 癌由来エクソソームと CD63 をターゲットとした食道扁平上皮癌新規治療法の探求 (2020)
  • Author(s): 松本 泰典、加野 将之、坂田 治人、村上 健太郎、遠藤 悟史、豊住 武司、岡田 晃一郎、横山 将也、白石匡、鎌田 敏希、龍崎 貴寛、平澤 壮一朗、木下 和也、松原 久裕
  • Organizer: 第120回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] in vitro での胃癌細胞由来エクソソームが癌細胞に及ぼす影響について (2020)
  • Author(s): 木下 和也、松本 泰典、加野 将之、村上 健太郎、坂田 治人、遠藤 悟史、豊住 武司、横山 将也、岡田 晃一郎、白石 匡、鎌田 敏希、龍崎 貴寛、平澤 壮一朗、松原 久裕
  • Organizer: 第120回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 臨床情報と TP53 DNA 変異情報，RNA 発現量の解析に基づく食道扁平上皮癌における新規標的治療開発 (2020)
  • Author(s): 村上 健太郎、遠藤 悟史、豊住 武司、松本 泰典、横山 将也、岡田 晃一郎、白石 匡、龍崎 貴寛、平澤 壮一郎、木下 和也、松原 久裕
  • Organizer: 第120回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 食道扁平上皮癌における新しい TP53 変異形式の分類と免疫疲弊状態に着目した新規がん免疫治療開発 (2020)
  • Author(s): 鎌田 敏希、加野 将之、高橋 理彦、村上 健太郎、坂田 治人、豊住武司、遠藤 悟史、松本 泰典、岡田 晃一郎、龍崎 貴寛、平澤 壮一郎、木下 和也、佐々木 拓馬、松原 久裕
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術集会
• [Presentation] 食道扁平上皮癌における Wnt/b-catenin 経路を標的とした HIF1a 機能解析 (2020)
  • Author(s): 豊住 武司、唐 康、坂田 治人、村上 健太郎、加野 将之、遠藤 悟史、水藤 広、松本 泰典、岡田 晃一郎、鎌田 敏希、龍崎 貴寛、木下 和也、平澤 壮一朗、佐々木 拓馬、松原 久裕
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術集会
• [Presentation] 胃癌腹膜播種とエクソソームの関係性について (2020)
  • Author(s): 木下 和也、松本 泰典、加野 将之、村上 健太郎、坂田 治人、遠藤悟史、豊住 武司、岡田 晃一郎、鎌田 敏希、龍崎 貴寛、平澤 壮一朗、佐々木 拓馬、松原 久裕
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術集会
• [Presentation] 血漿中ctDNAパネル検査結果に基づいたがん治療の実際 (2020)
  • Author(s): 新井 誠人, 北村 浩一, 加野 将之, 太和田 暁之, 西村 基, 楯 真一, 藤木 亮二, 金田 篤志, 松下 一之, 加藤 直也, 松原 久裕, 滝口 裕一
  • Organizer: 第58回日本癌治療学会学術集会
• [Presentation] IFN-γ処理を行った胃癌におけるPD-L1発現と可溶型PD-L1分泌についての検討 (2020)
  • Author(s): 今井 雄史, 千葉 哲博, 近藤 孝行, 神崎 洋彰, 金山 健剛, 敖 俊杰, 兒嶋 隆太, 日下部 裕子, 中村 昌人, 齊藤 朋子, 中川 良, 鈴木 英一郎, 中本 晋吾, 室山 良介, 太和田 暁之, 松村 倫明, 中川 倫夫, 加藤 順, 松原 久裕, 加藤 直也
  • Organizer: 第28回日本消化器関連学会週間 (JDDW2020)
• [Presentation] 血漿Exosomal micro RNA発現の食道がん治療感受性バイオマーカーへの応用 (2020)
  • Author(s): 加野 将之、松本 泰典、鎌田 敏希、木下 和也、佐々木 拓馬、平澤 壮一朗、龍崎 貴寛、豊住 武司、村上 健太郎、松原 久裕
  • Organizer: 第33回日本バイオセラピイ学会 学術集会総会
• [Presentation] 常在細菌叢と腫瘍免疫に関する研究展望 (2020)
  • Author(s): 佐々木 拓馬、松本 泰典、坂田 治人、村上 健太郎、加野 将之、遠藤 悟史、豊住 武司、岡田 晃一郎、 鎌田 敏希、松原 久裕
  • Organizer: 第33回日本バイオセラピイ学会 学術集会総会
• [Presentation] 胃癌患者由来癌関連線維芽細胞は癌-間質相互作用を介して胃癌細胞株の浸潤能を高める (2020)
  • Author(s): 龍崎 貴寛、村上 健太郎、坂田 治人、上里 昌也、早野 康一、加野 将之、遠藤 悟史、豊住 武司、松本 泰典、水藤 広、浦濱 竜馬、磯崎 哲朗、岡田 晃一郎、鎌田 敏希、平澤 壮一郎、木下 和也、佐々木 拓馬、松原 久裕
  • Organizer: 第31回日本消化器癌発生学会総会
• [Presentation] 外科臨床経験を踏まえた免疫チェックポイント阻害剤の治療戦略 (2020)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: Esophageal Cancer Expert Forum
  • Invited