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

2021 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) ; 加野 将之 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (20456023) ; 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) ; 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 食道癌 / 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。cell free DNA解析を解析を継続的に進めている。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継続して進めている。
胃癌についても同様の検討を進めている。また、食道癌、胃癌とも血液中のPD-1, PD-Ll, PD-L2など分子の測定を進め,食道癌において腫瘍局所の発現と血中の値が相関することを証明し、報告した。
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ており、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。さらに予後に対する影響に関し検討を進めた。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ており、更なる解析を進めている。また、血中antifar-upstream element-binding protein-interacting repressor-lacking exon2 (FIRΔexon2)は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が、再発、転移形式との関連を解析を進めている、。
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、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、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をこれまで確認している。これらの現象がin vivoにおいて癌の増殖、進展にどのように関与しているかに関し検討を進めている。

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。詳細な検討を進め、論文として報告した。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は順調に進捗している。SIRT-1が食道癌予後に関連するマーカーだあることを見いだし、メタ解析の論文として発表した。
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に関し、食道癌患者の腸内細菌叢の解析症例を増やし、順調にこれらの検討を進めている。これまで得られたこれらの結果に関して多くの学会、研究会で報告を行っている。

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。メタ解析の論文で報告したSIRT-1に関しても詳細な検討を進める。
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継続して検討を進める。
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開始したがさらに症例を重ね解析を進める。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も同様に症例を重ね、更なる検討を進める。

Research Products

• [Journal Article] SIRT1 Expression Is a Promising Prognostic Biomarker in Esophageal Squamous Cell Carcinoma: A Systematic Review and Meta-analysis. (2022)
  • Author(s): Otsuka R, Sakata H, Murakami K, Kano M, Endo S, Toyozumi T, Matsumoto Y, Suito H, Takahashi M, Sekino N, Hirasawa S, Kinoshita K, Sasaki T, Matsubara H.
  • Journal Title: Cancer Diagn Progn. Volume: 2 Pages: 126-133
  • DOI: 10.21873/cdp.10086
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Soluble PD-L1 Concentration Is Proportional to the Expression of PD-L1 in Tissue and Is Associated with a Poor Prognosis in Esophageal Squamous Cell Carcinoma. (2022)
  • Author(s): Shiraishi T, Toyozumi T, Sakata H, Murakami K, Kano M, Matsumoto Y, Yokoyama M, Okada K, Kamata T, Ryuzaki T, Kinoshita K, Hirasawa S, Matsubara H.
  • Journal Title: Oncology Volume: 100 Pages: 39-47
  • DOI: 10.1159/000518740
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatiotemporal dynamics of clonal selection and diversification in normal endometrial epithelium. (2022)
  • Author(s): Yamaguchi M, Nakaoka H, Suda K, Yoshihara K, Ishiguro T, Yachida N, Saito K, Ueda H, Sugino K, Mori Y, Yamawaki K, Tamura R, Revathidevi R, Motoyama T, Tainaka K, Verhaak RGW, Inoue-I, Enomoto T.
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 17 Pages: 943
  • DOI: 10.1038/s41467-022-28568-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temporal dynamics from phosphoproteomics using endoscopic biopsy specimens provides new therapeutic targets in stage IV gastric cancer. (2022)
  • Author(s): Hirano H, Abe Y, Nojima Y, Aoki M, Shoji H, Isoyama J, Honda K, Boku N, Mizuguchi K, Tomonaga T, Adachi J.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 12 Pages: 4419
  • DOI: 10.1038/s41598-022-08430-7.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comprehensive proteomic profiling of plasma and serum phosphatidylserine- positive extracellular vesicles reveals tissue-specific proteins. (2022)
  • Author(s): Muraoka S, Hirano M, Isoyama J, Nagayama S, Tomonaga T, Adachi J.
  • Journal Title: iScience Volume: 25 Pages: 104012
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104012.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of imaging biomarker for esophageal cancer using intravoxel incoherent motion MRI. (2021)
  • Author(s): Mizumachi R, Hayano K, Hirata A, Ohira G, Imanishi S, Tochigi T, Isozaki T, Kurata Y, Ikeda Y, Urahama R, Toyozumi T, Murakami K, Uesato M, Matsubara H.
  • Journal Title: Esophagus Volume: 18 Pages: 844-850
  • DOI: 10.1007/s10388-021-00851-z.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantification of Structural Heterogeneity Using Fractal Analysis of Contrast-Enhanced CT Image to Predict Survival in Gastric Cancer Patients. (2021)
  • Author(s): Watanabe H, Hayano K, Ohira G, Imanishi S, Hanaoka T, Hirata A, Kano M, Matsubara H
  • Journal Title: Dig Dis Sci. Volume: 66 Pages: 2069-2074
  • DOI: 10.1007/s10620-020-06479-w.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic variant rs10251977 (G>A) in EGFR-AS1 modulates the expression of EGFR isoforms A and D. (2021)
  • Author(s): Dhamodharan S, Rose MM, Chakkarappan SR, Umadharshini KV, Arulmurugan R, Subbiah S, Inoue I, Munirajan AK.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 11 Pages: 8808
  • DOI: 10.1038/s41598-021-88161-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] APOBEC: A molecular driver in cervical cancer pathogenesis. (2021)
  • Author(s): Revathidevi S, Murugan AK, Nakaoka H, Inoue I, Munirajan AK.
  • Journal Title: Cancer Lett Volume: 496 Pages: 104-116
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2020.10.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ossible Therapeutic Strategy Involving the Purine Synthesis Pathway Regulated by ITK in Tongue Squamous Cell Carcinoma. (2021)
  • Author(s): Onidani K, Miura N, Sugiura Y, Abe Y, Watabe Y, Kakuya T, Mori T, Yoshimoto S, Adachi J, Kiyoi T, Kabe Y, Suematsu M, Tomonaga T, Shibahara T, Honda K.
  • Journal Title: Cancers Volume: 13 Pages: 3333
  • DOI: 10.3390/cancers13133333
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rare Nivolumab-associated Super Hyper Progressive Disease in Patients With Advanced Gastric Cancer. (2021)
  • Author(s): 2.Kubota Y, Yoshimura K, Hamada K, Hirasawa Y, Shida M, Taniguchi M, et al.
  • Journal Title: In Vivo Volume: 35 Pages: 1865-75
  • DOI: 10.21873/invivo.12449
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A high number of PD-L1(+) CD14(+) monocytes in peripheral blood is correlated with shorter survival in patients receiving immune checkpoint inhibitors. (2021)
  • Author(s): 3.Ando K, Hamada K, Shida M, Ohkuma R, Kubota Y, Horiike A, Matsui H, Ishiguro T, Hirasawa Y, Ariizumi H, Watanabe M, Onoue R, Tsurutani J, Yoshimura K, Tsunoda T, Kobayashi S, Wada S.
  • Journal Title: Cancer Immunol Immunother. Volume: 70 Pages: 337-48
  • DOI: 10.1007/s00262-020-02686-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Increased Plasma Soluble PD-1 Concentration Correlates with Disease Progression in Patients with Cancer Treated with Anti-PD-1 Antibodies. (2021)
  • Author(s): 4.Ohkuma R, Ieguchi K, Watanabe M, Takayanagi D, Goshima T, Onoue R, Hamada K, Kubota Y, Horiike A, Ishiguro T, Hirasawa Y, Ariizumi H, Tsurutani J, Yoshimura K, Tsuji M, Kiuchi Y, Kobayashi S, Tsunoda T, Wada S.
  • Journal Title: Biomedicines Volume: 9 Pages: 1929
  • DOI: 10.3390/biomedicines9121929
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 食道癌治療の新たな展開 (2022)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: 茨城食道癌フォーラム
  • Invited
• [Presentation] 食道がんの診断と治療 (2022)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: 千葉市医師会学術講演会
  • Invited
• [Presentation] 食道癌治療-最近のtopicsと治療開発- (2022)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: 広島食道がんセミナー
  • Invited
• [Presentation] Clinical and pathological study of MSI-type gastric cancer determined by MLH1 (2022)
  • Author(s): Nobufumi Sekino, Masayuki Kano, Koichi Hayano, Yasunori Matsumoto,Hideki Hayashi, Hiroshi Suito, Yoshihiro Kurata, Haruhito Sakata,Masaya Uesato, Kentaro Murakami, Takeshi Toyozumi,Masahiko Takahashi, Tetsuro Isozaki, Gaku Ohira, Ryota Otsuka, Hisahiro Matsubara
  • Organizer: 第94回日本胃癌学会総会
• [Presentation] Prognostic impact of hepatic steatosis in ICI therapy for gastric cancer patients (2022)
  • Author(s): Koichi Hayano, Masayuki Kano, Hiroshi Suito, Yasunori Matsumoto,Yoshihiro Kurata, Takeshi Toyozumi, Tetsuro Isozaki, Kentaro Murakami, Masaya Uesato, Gaku Ohira, Hideki Hayashi, Hisahiro Matsubara
  • Organizer: 第94回日本胃癌学会総会
• [Presentation] HER2 陽性胃癌の患者組織由来マウスモデル（PDX）を用いた治療後変化の検討 (2021)
  • 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、水藤 広、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121回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 電気穿孔法を用いた胃癌由来エクソソームによる新規DDS の開発 (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121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TP53 標的治療開発 (2021)
  • 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121回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] スキルス胃癌細胞株と患者由来腫瘍関連線維芽細胞を用いた癌-間質相互作用の解析 (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121回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 常在細菌叢と腫瘍免疫に関する研究展望 (2021)
  • 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、鎌田 敏希、龍崎貴寛、平澤 壮一朗、木下 和也、松原 久裕
  • Organizer: 第121回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 可溶性PD-L1の胃癌予後予測バイオマーカーとしての有用性 (2021)
  • Author(s): 佐々木拓馬, 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, 平澤壮一朗, 木下和也, 松原久裕
  • Organizer: 第42回癌免疫外科研究会
• [Presentation] 食道癌治療のinnovationをめざして (2021)
  • Author(s): 松原久裕
  • Organizer: 山梨消化器病研究会
  • Invited
• [Presentation] 食道扁平上皮癌に対するがん免疫療法の現状 (2021)
  • Author(s): 豊住武司, 村上健太郎, 上里昌也, 浦濱竜馬, 磯﨑哲朗, 坂田治人, 早野康一, 加野将之, 松本泰典, 水藤広, 藏田能裕, 林秀樹, 松原久裕
  • Organizer: 第46回日本外科系連合学会学術集会
• [Presentation] HER2 receptor expression in HER2-positive gastric cancer and with trastuzumab therapy (2021)
  • Author(s): Hirasawa Soichiro, Kano Masayuki, Sakata Haruhito, Hayano Koichi, Murakami Kentaro, Toyozumi Takeshi, Endo Satoshi, Matsumoto Yasunori, Okada Koichiro, Kamata Toshiki, Ryuzaki Takahiro, Kinoshita Kazuya, Sasaki Takuma, Matsubara Hisahiro
  • Organizer: 第66回国際外科学会日本部会総会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 胃癌切除症例における Claudin-2 発現の臨床病理学的検討 (2021)
  • Author(s): 龍崎 貴寛、村上 健太郎、坂田 治人、加野 将之、遠藤 悟史、豊住 武司、松本 泰典、水藤 広、早野 康一、松原 久裕
  • Organizer: 第76回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] 食道癌に対する集学的治療の展開 (2021)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: 湘南消化器オンラインセミナー
  • Invited
• [Presentation] 胃癌における sPD-L1 のバイオマーカーとしての有用性 (2021)
  • Author(s): 松本 泰典、佐々木 拓馬、加野 将之、坂田 治人、村上 健太郎、豊住 武司、水藤 広、高橋 理彦、関野 伸史、平澤 壮一朗、木下 和也、早野 康一、林 秀樹、松原 久裕
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 食道がんの最新知見 (2021)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: がん免疫療法連携セミナー
  • Invited
• [Presentation] 胃癌治療抵抗性の解明に向けたトラスツズマブ治療抵抗性胃癌細胞株の作成 (2021)
  • Author(s): 平澤 壮一朗, 加野 将之, 松本 泰典, 村上 健太郎, 遠藤 悟史, 豊住 武司, 鎌田 敏希, 龍崎 貴寛, 木下 和也, 佐々木 拓馬, 松原 久裕
  • Organizer: 第29回日本消化器関連学会週間
• [Presentation] 胃癌患者由来腫瘍関連線維芽細胞は胃癌細胞のClaudin-2発現を亢進させて浸潤能を増強する (2021)
  • Author(s): 龍崎貴寛, 村上健太郎, 坂田治人, 加野将之, 遠藤悟史, 豊住武司, 松本泰典, 水藤広, 高橋理彦, 関野伸史, 大塚亮太, 平澤壮一朗, 木下和也, 佐々木拓馬, 松原久裕
  • Organizer: 第 32 回日本消化器癌発生学会総会
• [Presentation] 食道癌に対する先端治療開発 (2021)
  • Author(s): 松原 久裕
  • Organizer: 第13回大宮医師会医学講座
  • Invited