Tumor microenvironment remodeling by YAP/TAZ in glioblastoma

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K17969
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 畝田 篤仁 岡山大学, 大学病院, 医員 (20865927)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 分化型膠芽腫細胞 / CCN1 / 微小環境 / マクロファージ / YAP/TAZ / TEAD / 膠芽腫幹細胞 / 間葉系サブタイプ

Outline of Annual Research Achievements

膠芽腫（GBM:Glioblastoma）は、GBM幹細胞（GSC:GBM Stem Cell）や分化型GBM細胞（DGC:Differentiated GBM cell）などの腫瘍細胞、血管内皮細胞、マクロファージなどから構成される。GSCは腫瘍形成を促進するために必須の細胞であるが、DGCの詳細な役割は不明である。本研究では、腫瘍微小環境におけるDGCの役割に着目した。in vitroにおけるGSCとDGCのマッチングペアのRNA-seqデータからDGCに特徴的なシグネチャー遺伝子を抽出した。さらに、単一細胞RNA-seqデータを用いてDGCシグネチャーを評価し、in vitroの培養細胞モデルと同様の遺伝子発現パターンをもつ腫瘍細胞が、実際の患者腫瘍内に存在することを確認した。DGC シグネチャーは、The Cancer Genome Atlas や Ivy Glioblastoma Atlas Project などの大規模 GBM コホートにおいて、間葉系サブタイプや予後不良と関連していた。in vitroにおいてDGC はマクロファージの遊走を促進し、in vivoではDGCとGSCの共移植によって、GSC単独移植と比較してマウス脳腫瘍モデルの生存率が低下し、腫瘍組織内のマクロファージ浸潤が増加した。DGCでは、GSCと比較してYAP/TAZ/TEAD活性が増加していた。マクロファージの浸潤に関与する分泌タンパク質として、YAP/TAZの転写標的であるCCN1を同定した。実際、CCN1はDGCから豊富に分泌されたが、GSCからは分泌されなかった。DGCは、CCN1の分泌を介してin vitro、in vivoでマクロファージ浸潤を促進した。DGCがYAP/TAZ-TEAD-CCN1経路を介してマクロファージ浸潤を促進し、間葉系微小環境を形成することで、GSC依存性の腫瘍進行に寄与している可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

分化型膠芽腫細胞がYAP/TAZ-TEAD-CCN1経路を介して、マクロファージを腫瘍内に誘導し、膠芽腫の進展に寄与することを示すことができた。これにより、研究計画の目標であった、YAP/TAZが膠芽腫微小環境において担う役割の一つを解明することができた。本研究の結果として、Acta Neuropathologica Communications誌に研究論文 Differentiated glioblastoma cells establish a mesenchymal microenvironment by promoting macrophage infiltration via the YAP/TAZ-TEAD-CCN1 pathwayをpublishした。

Strategy for Future Research Activity

前述の通り、本研究は当初の計画以上に進展していると言える。しかしながら、膠芽腫微小環境の複雑な生態系において、分化型膠芽腫細胞や膠芽腫幹細胞を代表とする不均一な腫瘍細胞や、そのほかの微小環境構成細胞（マクロファージやミクログリア、血管内皮細胞やペリサイトなど）が担う役割については、未だ不明な点が多い。今後は、腫瘍細胞とマクロファージを中心とする微小環境構成細胞が相互作用することで、腫瘍細胞内でどのようなgeneticまたはepigeneticな変化が起こり、間葉系微小環境の形成にいたるのかを、公開されているsingle cell analysis dataなどを足がかりに解明していく方針である。

Causes of Carryover

令和2年度は、物品費（消耗品費）において、予定額よりも安価に購入ができたために次年度への使用額が生じた。繰越額は物品費（消耗品費）に引き続き充てる予定である。

Research Products

• [Journal Article] Differentiated glioblastoma cells accelerate tumor progression by shaping the tumor microenvironment via CCN1-mediated macrophage infiltration (2021)
  • Author(s): Uneda A , Kurozumi K , Fujimura A , Fujii K , Ishida J , Shimazu Y , Otani Y , Tomita Y , Hattori Y , Matsumoto Y , Tsuboi N , Makino K , Hirano S , Kamiya A , Date I
  • Journal Title: Acta Neuropathologica Communications Volume: 9(1) Pages: 29
  • DOI: 10.1186/s40478-021-01124-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Primary Central Nervous System Methotrexate-associated Lymphoproliferative Disorder in a Patient with Rheumatoid Arthritis: Case Report and Review of Literature (2020)
  • Author(s): Uneda Atsuhito、Hirashita Koji、Kanda Takahiro、Yunoki Masatoshi、Yoshino Kimihiro、Kurozumi Kazuhiko、Date Isao
  • Journal Title: NMC Case Report Journal Volume: 7 Pages: 121～127
  • DOI: 10.2176/nmccrj.cr.2019-0241
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Intracranial Mesenchymal Chondrosarcoma Lacking the Typical Histopathological Features Diagnosed by <i>HEY1-NCOA2</i> Gene Fusion (2020)
  • Author(s): Uneda Atsuhito、Kurozumi Kazuhiko、Fujimura Atsushi、Kamiya Atsunori、Hirose Takanori、Yanai Hiroyuki、Date Isao
  • Journal Title: NMC Case Report Journal Volume: 7 Pages: 47～52
  • DOI: 10.2176/nmccrj.cr.2019-0123
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Annexin A2-STAT3-Oncostatin M receptor axis drives phenotypic and mesenchymal changes in glioblastoma (2020)
  • Author(s): Matsumoto Yuji、Ichikawa Tomotsugu、Kurozumi Kazuhiko、Otani Yoshihiro、Fujimura Atsushi、Fujii Kentaro、Tomita Yusuke、Hattori Yasuhiko、Uneda Atsuhito、Tsuboi Nobushige、Kaneda Keisuke、Makino Keigo、Date Isao
  • Journal Title: Acta Neuropathologica Communications Volume: 8 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1186/s40478-020-00916-7
  • Peer Reviewed / Open Access