消化器癌のＤＮＡ修復系遺伝子解析による抗癌剤高感受性群の同定と個別化治療の展開

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24390321
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 掛地 吉弘 神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80284488)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北尾 洋之 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30368617) ; 飯森 真人 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20546460) ; 安藤 幸滋 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20608864) ; 佐伯 浩司 九州大学, 大学病院, 助教 (80325448) ; 徳永 えり子 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (50325453) ; 沖 英次 九州大学, 大学病院, 講師 (70380392) ; 前原 喜彦 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80165662) ; 森田 勝 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30294937)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 胃十二指腸外科学 / 5-FU感受性 / DNA修復系関連遺伝子

Research Abstract

1. 5-FU 感受性を規定するDNA 修復系関連遺伝子の同定
5-FU に対する新規感受性規定因子を同定するため、ニワトリB 細胞株DT40 遺伝子破壊株を用いた網羅的な感受性試験を行い、DNA複製時における異常を検知するATR-Chk1シグナル経路とその異常の回復に重要な役割を果たす相同組換え修復経路の欠損が5-FU感受性を著しく亢進させることを見出した（Fujinaka et al, DNA Repair 2012）。また、重症貧血や悪性腫瘍を多発してゲノム不安定性症候群に分類される小児遺伝性疾患のファンコニ貧血の原因遺伝子群の中で、ファンコニ貧血経路活性化の指標であるFancD2 が5-FU処理によりモノユビキチン化、核内フォーカス形成誘導を受けることから、5-FU によるDNA 損傷に対する修復にファンコニ貧血経路が深く関与することが示唆された。
2. CPT によるG2/M arrest の破壊を標的とする因子の探索
転写に依存したDNA 損傷応答で、Ataxia-telangiectasia mutated (ATM)を機能不全させることで、転写による損傷が、DNA複製を介した致死的なDNA 鎖切断に変換され、細胞死が増加することを見いだしてきた。CPT によるTopI-ccを介したDNA 損傷の代謝経路は複数存在するが、転写の経路からDNA 複製の経路への変換は、最近注目されている合成致死モデルの１つと考えられる。CPT投与により、DNA複製を介したDNA鎖切断に応答して起こるCtIPおよびATR依存的なFancJリン酸化が見いだされた（Sakasai et al, Genes Cells 2012）。
3. CPT とproteasome 阻害剤/血管新生阻害剤の併用効果の検証
胃癌細胞株MKN28, MKN45, MKN74, SNU1, Kato3 を低酸素(1% O2)下で培養することでDNA 修復遺伝子のmRNA量が減少し、線維芽細胞株MRC5 では低酸素条件下でDNA修復遺伝子のmRNA量が増加した（データ未発表）。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究の目的は、消化器癌、特に胃・大腸癌において標準治療で用いられる5-fluorouracil(5-FU), Irinotecan(CPT), Platinum(CDDP, L-OHP), Taxanes(Docetaxel, Paclitaxel)の各々の薬剤について作用点を探索して感受性を規定している分子を同定し、治療効果のpredictive marker の確立と感受性規定因子を標的とした治療法の開発を目指すことである。現在までに、1. 5-FU 感受性を規定するDNA 修復系関連遺伝子としてファンコニ貧血経路活性化の指標であるFancD2を見出した。現在、この分子に注目し、機能解析を行っている。2. CPT によるG2/M arrest の破壊を標的とする因子を探索した結果、CPT投与により、DNA複製を介したDNA鎖切断に応答して起こるCtIPおよびATR依存的なFancJリン酸化を発見した。3. CPT とproteasome 阻害剤/血管新生阻害剤の併用効果の検証については、胃癌細胞株を低酸素(1% O2)下で培養することでDNA 修復遺伝子のmRNA量が減少し、線維芽細胞株MRC5 では低酸素条件下でDNA修復遺伝子のmRNA量が増加することがわかってきた。同様の検討を大腸癌細胞株でも検討し、胃癌および大腸癌の低酸素感受性、抵抗性の株を選択し、まずCPT と血管新生阻害剤との併用で治療を行い、無治療群と比較検討を行う準備をしている。

Strategy for Future Research Activity

1. 5-FU 感受性を規定するDNA 修復系関連遺伝子の同定：(1) 細胞株を用いたin vitro での解析；1) DNA ミスマッチ修復などのDNA 修復に関与する因子について現在進行中の解析を進めて網羅的に遺伝子破壊DT40 株を用いたcolony survival assay にて5-FUの細胞毒性の遺伝的要求性を解析する。2) 1)の結果をもとに大腸癌細胞株を5-FU で刺激し、特定の遺伝子蛋白についてリン酸化やモノユビキチン化をWestern blotting で検証する。さらにプラスミドやウイルスを用いた過剰発現系やsiRNA 法により同定された遺伝子発現を変化させ、5-FU 感受性に与える影響を細胞増殖能などで検証し、5-FU 感受性を亢進する方法を探索する。(2) 臨床切除標本を用いたin vivo での検討：大腸癌の手術症例を用いて、細胞株で高度な耐性あるいは感受性を示した遺伝子蛋白の発現を抗体による免疫組織化学染色で評価し、抗がん剤感受性やマイクロサテライト不安定性などとの相関を調べる。
2. CPT によるG2/M arrest の破壊を標的とする因子の探索：(2) CPT によるG2/M arrest の破壊を標的とした因子の探索CPT によるTopI-cc の代謝経路に注目し、合成致死を引き起こしうる標的分子を探索する。
3. CPT とproteasome 阻害剤/血管新生阻害剤の併用効果の検証：胃癌および大腸癌の低酸素感受性、抵抗性の株を選択し、まずCPT と血管新生阻害剤との併用で治療を行い、無治療群と以下の比較検討を行う。(1) CPT と血管新生抑制剤bevacizumab 併用による抗腫瘍効果の解明と(2) 大腸癌切除標本を用いたbevacizumab 併用による抗腫瘍効果の解明:いずれも低酸素と血管新生をHIF-1, pimonidazole, CD31 に対する免疫組織化学染色でHIF-1 蛋白発現、壊死部分面積、血管数、血管床面積で評価する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

研究活動を進行させる上で、平成26年度に多額に使用予定のため。
平成26年度と合算して使用する。

Research Products

• [Journal Article] Oxidative DNA damage in human esophageal cancer: clinicopathological analysis of 8-hydroxydeoxyguanosine and its repair enzyme. (2014)
  • Author(s): Kubo N, Morita M, Nakashima Y, Kitao H, Egashira A, Saeki H, Oki E, Kakeji Y, Oda Y, Maehara Y.
  • Journal Title: Dis Esophagus. Volume: 27 Pages: 285-293
  • DOI: 10.1111/dote.12107.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mortalin is a prognostic factor of gastric cancer with normal p53 function. (2014)
  • Author(s): Ando K, Oki E, Zhao Y, Ikawa-Yoshida A, Kitao H, Saeki H, Kimura Y, Ida S, Morita M, Kusumoto T, Maehara Y.
  • Journal Title: Gastric Cancer. Volume: 17 Pages: 255-262
  • DOI: 10.1007/s10120-013-0279-1.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rad51 expression is a useful predictive factor for the efficacy of neoadjuvant chemoradiotherapy in squamous cell carcinoma of the esophagus. (2014)
  • Author(s): Nakanoko T, Saeki H, Morita M, Nakashima Y, Ando K, Oki E, Ohga T, Kakeji Y, Toh Y, Maehara Y.
  • Journal Title: Ann Surg Oncol. Volume: 21(2) Pages: 597-604
  • DOI: 10.1245/s10434-013-3220-2.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phase II Study of Docetaxel and S-1 (DS) as Neoadjuvant Chemotherapy for Clinical Stage III Resectable Gastric Cancer. (2014)
  • Author(s): Oki E, Emi Y, Kusumoto T, Sakaguchi Y, Yamamoto M, Sadanaga N, Shimokawa M, Yamanaka T, Saeki H, Morita M, Takahashi I, Hirabayashi N, Sakai K, Orita H, Aishima S, Kakeji Y, Yamaguchi K, Yoshida K, Baba H, Maehara Y.
  • Journal Title: Ann Surg Oncol. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1245/S10434-014-3594-9.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Postgastrectomy prescription of mitomycin C and UFT for patients with stageIV gastric carcinoma. (2013)
  • Author(s): Emi Y, Kakeji Y, Oki E, Saeki H, Ando K, Kitazono M, Sakaguchi Y, Morita M, Samura H, Ogata Y, Akagi Y, Natsugoe S, Shirouzu K, Tokunaga S, Sirzen F, Maehara Y
  • Journal Title: Am J Surg Volume: 18(2) Pages: 254-259
  • DOI: 10.1007/s10147-011-0371-7.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prognostic relevance of KRAS and BRAF mutations in Japanese patients with colorectal cancer. (2013)
  • Author(s): Nakanishi R, Harada J, Tuul M, Zhao Y, Ando K, Saeki H, Oki E, Ohga T, Kitao H, Kakeji Y, Maehara Y
  • Journal Title: Int J Clin Oncol. Volume: 18(6) Pages: 1042-1048
  • DOI: 10.1007/s10147-012-0501-x.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phase II Trial of Alternating mFOLFOX6 and FOLFIRI Regimens in the First-Line Treatment for Unresectable or Metastatic Colorectal Cancer (KSCC0701). (2013)
  • Author(s): Oki E, Emi Y, Akagi Y, Tokunaga S, Sadanaga N, Tanaka T, Ogata Y, Saeki H, Kakeji Y, Baba H, Nishimaki T, Natsugoe S, Shirouzu K, Maehara Y.
  • Journal Title: Oncology. Volume: 84(4) Pages: 233-239
  • DOI: 10.1159/000346690.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New molecular staging with G-factors (VEGF-C and Reg IV) by supplementing TNM classification in colorectal cancers. (2013)
  • Author(s): Sawada T, Yashiro M, Sentani K, Oue N, Yasui W, Miyazaki K, Kai K, Fujita H, Nakamura K, Maeda K, Kakeji Y, Natsugoe S, Shirabe K, Nomura S, Shimada Y, Tomita N, Hirakawa K, Maehara Y.
  • Journal Title: Oncol Rep. Volume: 30(6) Pages: 2609-2616
  • DOI: 10.3892/or.2013.2787.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Initial report of KSCC0803: feasibility study of capecitabine as adjuvant chemotherapy for stage III colon cancer in Japanese patients. (2013)
  • Author(s): Emi Y., Kakeji Y., Oki E., Saeki H., Ando K., Kitazono M., Sakaguchi Y., Morita M., Samura H., Ogata Y., Akagi Y., Natsugoe S., Shirouzu K., Tokunaga S., Sirzen F., Maehara Y.
  • Journal Title: Int J Clin Oncol Volume: 18 Pages: 254-259
  • DOI: 10.1007/s10147-011-0371-7.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of genes that predict lymph node metastasis in colorectal cancer cases. (2013)
  • Author(s): Ueo H., Takano Y., Matsumura T., Kurashige J., Shinden Y., Eguchi H., Sudou T., Sugimachi K., Saeki H., Oki E., Morita M., Ikeda T., Maehara Y., Mimori K.
  • Journal Title: Fukuoka Acta Medica Volume: 104(12) Pages: 559-563
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A case of panitumumab-responsive metastatic rectal cancer initially refractory to cetuximab. (2013)
  • Author(s): Kasagi Y., Oki E., Ando K., Kimura Y., Ikegami T., Saeki H., Morita M., Kusumoto T., Maehara Y.
  • Journal Title: Case Report in Oncology Volume: 6(2) Pages: 382-386
  • DOI: 10.1159/000353781.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Aurora BおよびCDK1による微小管結合因子EB2の制御機構 (2013)
  • Author(s): 飯森 真人、北尾 洋之、渡邊すぎ子、前原 喜彦
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 20131211-20131214
• [Presentation] トリフルオロチミジンによるピリミジン代謝経路への影響とDNA損傷応答 (2013)
  • Author(s): 松岡 和明、飯森 真人、月原 宏志、清成 信一、渡邊すぎ子、徳永えり子、沖 英次、北尾 洋之、前原 喜彦
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] 食道癌に対する化学放射線療法の現状と展望 (2013)
  • Author(s): 掛地 吉弘
  • Organizer: 第51回日本癌治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20131024-20131026
• [Presentation] 乳癌におけるサブタイプと染色体異常の関連 (2013)
  • Author(s): 徳永えり子、山下 奈真、武谷 憲二、田中 仁寛、 安藤 幸滋、佐伯 浩司、沖 英次、森田 勝、 前原 喜彦
  • Organizer: 第51回日本癌治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20131024-20131024
• [Presentation] StageIII 結腸癌に対するカペシタビン術後補助化学療法の安全性確認試験KSCC0803―3年追跡結果報告― (2013)
  • Author(s): 江見 泰徳、徳永 章二、沖 英次、藤田 文彦、 佐村 博範、赤木 由人、澤井 照光、緒方 裕、 馬場 秀夫、夏越 祥次、前原 喜彦
  • Organizer: 第51回日本癌治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20131024-20131024
• [Presentation] Phase II study of docetaxel (DTX) and s-1 as neoadjuvant chemotherapy for potentially R0 advanced gastric cancer. (2013)
  • Author(s): Emi Y., Oki E., Saeki H., Morita M., Kusumoto T., Matsuura H., Shimokawa M., Kakeji Y., Baba H., Maehara Y.
  • Organizer: 2013 American Society of Clinical Oncology Gastrointestinal Cancers Symposium
  • Place of Presentation: San Francisco
  • Year and Date: 20131024-20131024
• [Presentation] 胃癌薬物療法のup-to-date (2013)
  • Author(s): 沖 英次､前原 喜彦
  • Organizer: 第51回日本癌治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20131024-20131024
• [Presentation] バイオロジーからみた抗EGFR抗体治療 (2013)
  • Author(s): 沖 英次、前原 喜彦
  • Organizer: 第51回日本癌治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20131024-20131024
• [Presentation] 大腸癌肝転移に対する術前化学療法と完全鏡視下同時切除術の臨床的意義に関する 検討 (2013)
  • Author(s): 佐伯 浩司、沖 英次、河野 浩幸、大津 甫、 安藤 幸滋、井田 智、木村 和恵、森田 勝、 調 憲、楠本 哲也、池田 哲夫、前原 喜彦
  • Organizer: 第21回日本消化器関連学会週間（JDDW 2013）/第11回日本消化器外科学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20131009-20131009
• [Presentation] Rad9, Rad17, TopBP1 and Claspin Play Essential Roles in Heat-Induced Activation of ATR Kinase and Heat Tolerance. (2013)
  • Author(s): Tuul M., Kitao H., Matsuoka K., Iimori M., Kiyonari S., Yamamoto K., Morita M., Maehara Y.
  • Organizer: 第72回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20131003-20131005
• [Presentation] Significance and accurate of HER2 evaluation as a new biomarker in advanced gastric cancer. (2013)
  • Author(s): Kimura Y., Oki E., Otsu H., Tsuda Y., Kasagi Y., Hidaka G., Zaitsu Y., Yukaya T., Kawano H., Ando K., Ida S., Aishima S., Saeki H., Morita M., Kusumoto T., Maehara Y.
  • Organizer: The 10th International Gastric Cancer Congress(IGCC 2013)
  • Place of Presentation: Italy
  • Year and Date: 20130619-20130619
• [Presentation] 食道癌におけるLINE-1メチル化の検討 (2013)
  • Author(s): 河野 浩幸、北尾 洋之、日高 元、笠木 勇太、 津田 康雄、由茅 隆文、大津 甫、武谷 憲二、 安藤 幸滋、井田 智、木村 和恵、佐伯 浩司、 沖 英次、森田 勝、楠本 哲也、前原 喜彦
  • Organizer: 第67回日本食道学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 20130613-20130613
• [Presentation] S-1/docetaxel remains promising as a first line chemotherapy for Japanese patients with advanced gastric cancer compared with the other standard S-1 based regimens. (2013)
  • Author(s): Kusumoto T., Ando K., Ida S., Kimura Y., Saeki H., Oki E., Morita M., Maehara Y.
  • Organizer: American Society of Clinical Oncology 2013 Annual Meeting
  • Place of Presentation: Chicago
  • Year and Date: 20130531-20130531
• [Presentation] 胃癌腹膜播腫に対する治療と展開 (2013)
  • Author(s): 掛地 吉弘
  • Organizer: 第113回日本外科学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130411-20130413
• [Presentation] 消化器外科領域における臨床研究の現状 (2013)
  • Author(s): 掛地 吉弘
  • Organizer: 第113回日本外科学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130411-20130413
• [Presentation] 乳癌におけるPI3K/Akt pathwayの活性化の生物学的意義とその分子機序 (2013)
  • Author(s): 徳永えり子、山下 奈真、武谷 憲二、田中 仁寛、 秋吉清百合、岡田 敏子、安藤 幸滋、木村 和恵、 佐伯 浩司、沖 英次、森田 勝、楠本 哲也、 前原 喜彦
  • Organizer: 第113回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130411-20130411
• [Presentation] 胃癌における細胞周期の制御因子Plk1過剰発現と染色体不安定性の関連 (2013)
  • Author(s): 大津 甫、笠木 勇太、財津 瑛子、日高 元、 津田 康雄、河野 浩幸、安藤 幸滋、井田 智、 木村 和恵、佐伯 浩司、沖 英次、森田 勝、 楠本 哲也、前原 喜彦
  • Organizer: 第113回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130411-20130411
• [Presentation] H2・H3大腸癌肝限局性転移に対するFOLFOX・ベバシズマブ療法後肝切除の 前向き多施設共同試験(KSCC 0802) (2013)
  • Author(s): 江見 泰徳、佐伯 浩司、沖 英次、澤井 照光、 佐村 博範、別府 透、馬場 秀夫、夏越 祥次、 緒方 裕、前原 喜彦
  • Organizer: 第113回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130411-20130411