胆管癌における、in vivo増殖能を指標とした新規癌幹細胞関連遺伝子の同定

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K15495
• Research Institution: Miyagi Prefectural Hospital Organization Miyagi Cancer Center
• Principal Investigator: 藤盛 春奈 地方独立行政法人宮城県立病院機構宮城県立がんセンター(研究所), がん幹細胞研究部, 研究員 (80882935)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 造腫瘍 / 胆管癌

Outline of Annual Research Achievements

ヘテロな細胞集団である癌組織には、腫瘍構築能や治療抵抗性をもつ"癌幹細胞"と呼ばれる亜集団が存在する。癌幹細胞を標的とした治療が望まれるが実用例は少なく、癌幹細胞の維持機構も詳細は不明である。そこで申請者らは、難治性癌である胆管癌を対象に、新規癌幹細胞関連遺伝子を探索した。これにより癌幹細胞維持機構の解明と、胆管癌の新規治療標的の開発を目指した。
まずは癌組織の不均一性を再現し癌幹細胞を得るため、免疫不全マウス皮下に胆管癌PDXを移植した。マウス皮下での継代を繰り返すと腫瘍の増大は徐々に早くなり、すなわち癌幹細胞が濃縮された。癌幹細胞が濃縮された胆管癌PDXにおいて、高発現する遺伝子を解析した。その結果、腫瘍構築能を制御する遺伝子Xを見出した。
遺伝子Xはこれまで報告のない分子であり、まずは細胞内での挙動を調べた。まず相互作用するタンパク質をMS解析で探索した結果、いくつかの転写因子や、癌との関連が報告されているシグナル分子が同定された。中でも、シグナル分子である遺伝子Yは癌悪性化に寄与し、チロシンリン酸化により活性化することが報告されていた。そこで胆管癌細胞株において遺伝子Xをノックダウンすると、遺伝子Yのリン酸化が減弱することがわかった。このことから、遺伝子Xと遺伝子Yは、機能的に相互作用していることが示唆された。さらに、遺伝子Xが細胞内のどこで機能するか蛍光免疫染色で調べた結果、細胞内のオルガネラに局在することがわかった。また遺伝子XはN末端側に膜貫通ドメインが予測されており、以上のことから、遺伝子Xは細胞内のオルガネラの膜上で、遺伝子Yのチロシンリン酸化の亢進に寄与することが考えられた。現在は、遺伝子Xがあることで、遺伝子Yのリン酸化が亢進され、どのような経路が活性化されているか解析を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本課題で着目している遺伝子Xは先行研究が少なく、癌細胞および正常細胞においても、分子機能は未解明である。
申請者らは、遺伝子Xは腫瘍の形成に重要な分子であり、また細胞質内のオルガネラに局在して遺伝子Yと相互作用する可能性を示した。全くの機能未知だった遺伝子について、以上のような分子機能を明らかにすることができた。今後は遺伝子X/遺伝子Yの複合体モデルを想定し、どのようなシグナル経路を制御し、腫瘍形成に寄与しているか検証を進める。さらに、本課題で明らかになった分子機構が、治療標的と成り得るか、新規治療薬のスクリーニングなどを行う計画である。

Strategy for Future Research Activity

胆管癌細胞株において、遺伝子Xの機能抑制により、免疫不全マウス皮下での腫瘍形成能は抑制される。この腫瘍について、発現変動する遺伝子を網羅的に解析する。これにより遺伝子Xが制御するシグナル経路を明らかにする。さらに、これが遺伝子Yのリン酸化と関連するか、先行研究と合わせて検証していく。
また、遺伝子Yは、遺伝子Xのタンパク質C末端領域で相互作用することがわかった。この領域を欠損させた遺伝子Xは、遺伝子Yとの相互作用がキャンセルされるか検証する。キャンセルされたら、遺伝子Xと遺伝子Yの相互作用を阻害するような化合物をスクリーニングし、腫瘍形成の抑制が可能か調べる計画である。

Causes of Carryover

造腫瘍能の評価はマウスを用いたin vivoでの解析であり、時間を要する。今年度はこのようなマウスモデルの検討が多く、消耗品の使用量が抑えられた。また、機能未知の遺伝子でであり、予備実験が多く必要とされた。そのため予定よりも使用額が抑えられた。

Research Products

• [Journal Article] Clinical and genomic features of non-small cell lung cancer occurring in families (2023)
  • Author(s): Miyabe S, Ito S, Sato I, Abe J, Tamai K, Mochizuki M, Fujimori H, Yamaguchi K, Shindo N, Shima H, Yamazaki T, Abue M, Okada Y, Yasuda J.
  • Journal Title: Thoracic Cancer Volume: 14 Pages: 940-952
  • DOI: 10.1111/1759-7714.14825
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] RELA is required for CD271 expression and stem-like characteristics in hypopharyngeal cancer (2022)
  • Author(s): Nakazato A, Mochizuki M, Shibuya-Takahashi R, Fujimori H, Fujii K, Saijoh S, Morita S, Yamazaki T, Imai T, Sato I, Satoh K, Yamaguchi K, Sugamura K, Yasuda J, Matsuura K, Shojaku H, Asada Y, Tamai K.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 17751
  • DOI: 10.1038/s41598-022-22736-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Establishment of a monoclonal antibody against glycosylated CD271 specific for cancer cells in immunohistochemistry (2022)
  • Author(s): Fujii K, Morita S, Mochizuki M, Shibuya-Takahashi R, Fujimori H, Yamaguchi K, Abe J, Yamazaki T, Imai T, Sugamura K, Yasuda J, Satoh K, Sato I, Saito-Koyama R, Fujishima F, Sasano H, Kato Y, Matsuura K, Asada Y, Tamai K.
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 113 Pages: 2878-2887
  • DOI: 10.1111/cas.15340
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autocleavage of separase suppresses its premature activation by promoting binding to cyclin B1 (2022)
  • Author(s): Shindo N, Kumada K, Iemura K, Yasuda J, Fujimori H, Mochizuki M, Tamai K, Tanaka K, Hirota T
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 41 Pages: 111723
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111723
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 胆管癌を進展させる新規遺伝子Xの同定 (2022)
  • Author(s): 藤盛春奈、高橋-渋谷莉恵、菅野新一郎、望月麻 衣、進藤軌久、山口壹範、安田純、玉井恵一
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会