2014 Fiscal Year Annual Research Report
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
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24390321
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
掛地 吉弘 神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80284488)
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| 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, 大学病院, 助教 (20608864)
佐伯 浩司 九州大学, 大学病院, 講師 (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, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70380392)
前原 喜彦 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80165662)
森田 勝 独立行政法人国立病院機構(九州がんセンター臨床研究センター), その他部局等, その他 (30294937)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 胃十二指腸外科学 / 5-FU感受性 / DNA修復系関連遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 5-FU 感受性を規定するDNA 修復系関連遺伝子の同定：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）。
2. 5-FU代謝物フルオロデオキシウリジン（FdUrd）とトリフルリジン（FTD）投与時の細胞応答：大腸癌細胞株HCT-116を用い、5-FU代謝物フルオロデオキシウリジン（FdUrd）とトリフルリジン（FTD）投与時の細胞応答について詳細な解析を行った。両剤とも、複製チェックポイントを誘導するATR-Chk1経路活性化が起こり、最終的にp53-p21活性化を通じて、細胞増殖停止に至ることを明らかにした。また、トリフルリジン接触細胞では、フルオロデオキシウリジン接触細胞で見られるようなDNA鎖切断がほとんど観察されないことを見出した（Matsuoka et al., Mol Cancer Ther 2015）。
3. 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）。
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| Current Status of Research Progress |
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。
これまでの研究に加え、昨年5-FUなどによる標準化学療法に不応となった切除不能進行再発結腸・直腸がん患者への適応が国内で承認された新規経口ヌクレオシド系抗悪性腫瘍剤「ロンサーフ」の薬効成分であるトリフルリジン（FTD）の作用機序に関する基礎研究を進めており、進展を見た。
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| 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。
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| Causes of Carryover |
2014年度までに、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、機能解析を続けてきた。検証結果について追加確認の必要が生じ、実験計画の延長を検討している。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
FancD2の機能解析と論文・学会発表を予定しており、未使用額はその経費に充てることとしたい。
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Research Products
(26 results)
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[Journal Article] Trifluridine Induces p53-Dependent Sustained G2 Phase Arrest with Its Massive Misincorporation into DNA and Few DNA Strand Breaks2015
Author(s)
Matsuoka K, Iimori M, Niimi S, Tsukihara H, Watanabe S, Kiyonari S, Kiniwa M, Ando K, Tokunaga E, Saeki H, Oki E, Maehara Y, Kitao H.
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Journal Title
Molecular Cancer Therapeutics
Volume: 14
Pages: 1004-1013
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Current status of and perspectives regarding neoadjuvant chemoradiotherapy for locally advanced esophageal squamous cell carcinoma.2015
Author(s)
Saeki H, Nakashima Y, Zaitsu Y, Tsuda Y, Kasagi Y, Ando K, Imamura Y, Ohgaki K, Ito S, Kimura Y, Egashira A, Oki E, Morita M, Maehara Y
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Journal Title
Surg Today.
Volume: 1
Pages: 1-7
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Discrimination of p53 immunohistochemistry-positive tumors by its staining pattern in gastric cancer.2015
Author(s)
Ando K, Oki E, Saeki H, Yan Z, Tsuda Y, Hidaka G, Kasagi Y, Otsu H, Kawano H, Kitao H, Morita M, Maehara Y.
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Journal Title
Cancer Med.
Volume: 4
Pages: 75-83
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Chromosomal instability associated with global DNA hypomethylation is associated with the initiation and progression of esophageal squamous cell carcinoma2014
Author(s)
Kawano H, Saeki H, Kitao H, Tsuda Y, Otsu H, Ando K, Ito S, Egashira A, Oki E, Morita M, Oda Y, Maehara Y.
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Journal Title
Annals of Surgical Oncology
Volume: 4
Pages: S696-702
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Long-term treatment with panitumumab monotherapy for recurrent colorectal cancer.2014
Author(s)
Ando K, Oki E, Saeki H, Tsutsumi S, Yukaya T, Tsuda Y, Kasagi Y, Nakashima Y, Imamura Y, Ohgaki K, Maehara Y
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Journal Title
Int Canc Conf J
Volume: 1
Pages: 2192-3183
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Chromosomal instability associated with global DNA hypomethylation is associated with the initiation and progression of esophageal squamous cell carcinoma.2014
Author(s)
Kawano H, Saeki H, Kitao H, Tsuda Y, Otsu H, Ando K, Ito S, Egashira A, Oki E, Morita M, Oda Y, Maehara Y.
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Journal Title
Ann Surg Oncol.
Volume: 21
Pages: 696-702
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[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.
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Journal Title
Ann Surg Oncol.
Volume: 21
Pages: 2340-2346
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Impact of second-line and later cetuximab-containing therapy and KRAS genotypes in patients with metastatic colorectal cancer: a multicenter study in Japan.2014
Author(s)
Saeki H, Emi Y, Kumashiro R, Otsu H, Kawano H, Ando K, Ida S, Kimura Y, Tokunaga E, Oki E, Morita M, Shimokawa M, Maehara Y
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Journal Title
Surg Today.
Volume: 44
Pages: 1457-1464
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[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.
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Journal Title
Gastric Cancer.
Volume: 17
Pages: 255-262
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Global DNA hypomethylation-mediated chromosomal instability is related to the initiation and progression of esophageal squamous cell carcinoma2014
Author(s)
Kawano H., Saeki H., Kitao H., Tsuda Y., Otsu H., Ando K., Ito S., Egashira A., Oki E., Morita M., Maehara Y.
Organizer
ASCO 2014 Annual meeting
Place of Presentation
Chicago
Year and Date
2014-05-30 – 2014-06-03
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