幹細胞可視化システムに基づいた難治性消化器癌の先端的治療開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25253081
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 田中 真二 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (30253420)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 典明 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 助教 (10372442) ; 森 正樹 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70190999)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 癌 / 外科 / トランスレーショナルリサーチ / 再生医学 / シグナル伝達 / 幹細胞 / 転移 / 炎症

Research Abstract

本研究では可視化癌幹細胞の網羅的遺伝子解析に基づき、生体内での腫瘍形成と宿主反応、および転移形成と転移ニッチ因子を解析することを目的としている。
平成25年度研究実績として、ヒト膵癌細胞から可視化癌幹細胞をソーティングし、NOD-SCIDマウスにおいて高い肝転移能を示すことを証明し、癌幹細胞の局在特異性を見出した。さらに網羅的遺伝子解析によって、膵癌幹細胞に共通して高発現する遺伝子X1を同定した。遺伝子X1は細胞骨格の結合ドメインとセリンスレオニンキナーゼ・ドメインから構成されるユニークな蛋白をコードし、発生期の細胞移動を制御することが報告されている。我々はsiRNAを用いたX1ノックダウンによって、膵癌幹細胞の浸潤能が特異的に抑制されることを見出した。癌浸潤および転移は、膵癌患者の予後を決定する因子であり、癌幹細胞におけるX1分子機能の解明は治療応用を示唆する重要な所見である。
さらにヒト肝細胞癌および膵神経内分泌腫瘍(PNET)から癌幹細胞分画をそれぞれ同定し、in vitro細胞動態の解析に着手した。肝細胞癌、PNETは典型的な血管新生を誘導することが知られているが、我々はin vivo腫瘍における定量的新生血管評価モデルを開発した。既に血管新生抑制剤(sunitinib, sorafenib)が臨床応用されており、新規モデルを用いて生体内での感受性や抵抗性の解析を進める方針である。
また、幹細胞可視化トランスジェニックマウスを作成し、急性炎症に伴う可視化幹細胞の劇的な動態変化を見出しており、炎症を伴った発癌機序の解明を進めている。このように多様な視点から難治性消化器癌の克服を目指して、臨床開発に直結する研究実績を蓄積している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

難治性消化器癌の典型である膵癌（PNETを含む）と肝細胞癌から癌幹細胞分画を同定し、その分子メカニズムを解明するデータが得られている。特に膵癌では、共通して高発現する遺伝子X1を同定することに成功した。癌転移や浸潤の関連性を認め、治療応用への発展が期待できる画期的な研究成果である。その他、生体内機序を解析する定量的新生血管評価モデルや幹細胞可視化トランスジェニックマウスの開発も進行している。

Strategy for Future Research Activity

平成25年度研究実績により、ヒト膵癌幹細胞から特異的遺伝子X1同定した。今後はX1 shRNA およびX1高発現による膵癌幹細胞の転移能への作用および転移巣での局在変化を解析する。さらに、X1 shRNA およびX1高発現株の網羅的蛋白解析によって特異的基質を解析して、転移機序を同定する。
また平成25年度研究実績により、生体内における定量的新生血管評価モデルを開発している。今後は、抗血管新生治療抵抗株の作製によって幹細胞性遺伝子群の変化と血管新生ニッチとの関連を解析するとともに、膵神経内分泌腫瘍(PNET)癌幹細胞に対する新たな分子標的治療を開発する。幹細胞可視化トランスジェニックマウスは、発癌と炎症モデルを用いて宿主反応と癌幹細胞の分子および細胞間の相互作用を時間的かつ空間的に解析する。既に京都大学iPS研究所・川口義弥教授との連携研究を開始しており、新規癌治療および再生医療への応用展開を推進する。

Research Products

• [Journal Article] Contrast-enhanced intraoperative ultrasonography for vascular imaging of hepatocellular carcinoma; clinical and biological significance. (2013)
  • Author(s): Sato K, Tanaka S, Mitsunori Y, Mogushi K, Yasen M, Aihara A, Ban D, Ochiai T, Irie T, Kudo A, Nakamura N, Tanaka H, Arii S.
  • Journal Title: Hepatology Volume: 57(4) Pages: 1436-1447
  • DOI: doi: 10.1002/hep.26122.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of stem cell features in human hepatocellular carcinoma enlightened in vivo significance of tumor-host interaction and clinical implication. (2013)
  • Author(s): Muramatsu S, Tanaka S, Mogushi K, Adikrisna R, Aihara A, Ban D, Ochiai T, Irie T, Kudo A, Nakamura N, Tanaka H, Nakayama K, Tanaka H, Yamaoka S, Arii S.
  • Journal Title: Hepatology Volume: 58(1) Pages: 218-228.
  • DOI: doi: 10.1002/hep.26345.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Tumor-suppressive mir-497-195 cluster targets multiple cell-cycle regulators in hepatocellular carcinoma. (2013)
  • Author(s): Furuta M, Kozaki KI, Tanimoto K, Tanaka S, Arii S, Shimamura T, Niida A, Miyano S, Inazawa J.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8(3) Pages: e60155
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0060155.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contrast-enhanced intraoperative ultrasound for hepatocellular carcinoma: high sensitivity of diagnosis and therapeutic impact. (2013)
  • Author(s): Mitsunori Y, Tanaka S, Nakamura N, Ban D, Irie T, Noguchi N, Kudo A, Iijima H, Arii S.
  • Journal Title: J Hepatobiliary Pancreat Sci Volume: 20(2) Pages: 234-242.
  • DOI: doi: 10.1007/s00534-012-0507-9.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Upregulation of protein tyrosine phosphatase type IVA member 3 (PTP4A3/PRL-3) associated with tumor differentiation and a poor prognosis in human hepatocellular carcinoma. (2013)
  • Author(s): Mayinuer A, Yasen M, Mogushi K, Obulhasim G, Xieraili M, Aihara A, Tanaka S, Mizushima H, Tanaka H, Arii S.
  • Journal Title: Ann Surg Oncol Volume: 20(1) Pages: 305-317
  • DOI: doi: 10.1245/s10434-012-2395-2.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Epigenetic silencing of miR-335 and its host gene MEST in hepatocellular carcinoma. (2013)
  • Author(s): Dohi O, Yasui K, Gen Y, Takada H, Endo M, Tsuji K, Konishi C, Yamada N, Mitsuyoshi H, Naito Y, Tanaka S, Arii S, Yoshikawa T.
  • Journal Title: Int J Oncol Volume: 42(2) Pages: 411-418.
  • DOI: doi: 10.3892/ijo.2012.1724
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alterations of the SWI/SNF chromatin remodeling subunit-BRG1 and BRM in hepatocellular carcinoma. (2013)
  • Author(s): Endo M, Yasui K, Zen Y, Gen Y, Zen K, Tsuji K, Dohi O, Mitsuyoshi H, Tanaka S, Taniwaki M, Nakanuma Y, Arii S, Yoshikawa T.
  • Journal Title: Liver Int Volume: 33(1) Pages: 105-117
  • DOI: doi: 10.1111/liv.12005.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High resectability of colorectal liver metastases with aggressive chemotherapy in the era of molecular target-based agents. (2013)
  • Author(s): Ochiai T, Ohta K, Iida M, Kumagai Y, Mitsunori Y, Aihara A, Noguchi N, Tanaka S, Arii S, Yamazaki S.
  • Journal Title: Hepatogastroenterology Volume: 60(125) Pages: 955-960
  • DOI: doi: 10.5754/hge121213.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Favorable response after gemcitabine-radiotherapy for invasive pancreatic intraductal papillary mucinous neoplasm: a case report. (2013)
  • Author(s): Ochiai T, Igari K, Furuyama T, Ito H, Mitsunori Y, Aihara A, Kumagai Y, Iida M, Odajima H, Tanaka S, Arii S, Yamazaki S.
  • Journal Title: Int Surg Volume: 98(4) Pages: 340-345.
  • DOI: doi: 10.9738/INTSURG-D-13-00031.1.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] パネルディスカッション「肝癌に対する各種治療の取り組み」 肝細胞癌に対する分子標的薬の現状と展望 (2013)
  • Author(s): 田中真二
  • Organizer: 第75回日本臨床外科学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20131123-20131123
  • Invited
• [Presentation] パネルディスカッション「再発癌の治療戦略（肝癌）」 肝癌の再発治療の解析：再発パターンに基づく新規分子標的治療の開発 (2013)
  • Author(s): 田中真二、勝田絵里子、藍原有弘、松永浩子、中尾圭介、松村聡、伴大輔、落合高徳、入江工、工藤篤、中村典明、有井滋樹、田邊稔
  • Organizer: 第75回日本臨床外科学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20131121-20131121
• [Presentation] Visualization of stem cell features in human hepatocellular carcinoma; tumor-host Interaction and clinical impact (2013)
  • Author(s): Tanaka S, Muramatsu S, Adikrisna R, Mogushi K, Matsumura S, Ban D, Ochiai T, Irie T, Kudo A, Nakamura N, Nakayama K, Tanaka H, Yamaoka S, Tanabe M, Arii S.
  • Organizer: 64th Annual Meeting of the American Association for the Study of Liver diseases
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 20131105-20131105
• [Presentation] シンポジウム「肝がん治療の最前線」 臨床検体に基づく肝細胞癌再発機序の解明と新規分子標的治療への応用展開 (2013)
  • Author(s): 田中真二、藍原有弘、松永浩子、茂櫛薫、中尾圭介、三浦智也、松村聡、伴大輔、入江工、落合高徳、工藤篤、中村典明21098、田中博、田邉稔
  • Organizer: 第5１回日本癌治療学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20131026-20131026
• [Presentation] ワークショップ「消化器癌に対する幹細胞研究の現状と展望」 可視化癌幹細胞に基づいた分子生物学的特徴の解明と治療開発への展開 (2013)
  • Author(s): 田中真二、伊藤浩光、有井滋樹
  • Organizer: 第11回日本消化器外科学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20131012-20131012
• [Presentation] シンポジウム「生物学的悪性度評価を加味した肝細胞癌治療戦略」 腫瘍形態に基づく肝細胞癌の遺伝子解析と特異的分子標的による治療戦略 (2013)
  • Author(s): 田中真二、小川康介、有井滋樹
  • Organizer: 第17回日本肝臓学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20131010-20131010
• [Presentation] Visualization of stem cell features in human hepatocellular carcinoma and tumor-host interaction (2013)
  • Author(s): Tanaka S, Adikrisna R, Mogushi K, Matsumura S, Aihara A, Ochiai T, Tanaka H, Yamaoka S, Arii S
  • Organizer: 第72回日本癌学会総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20131003-20131003
• [Presentation] ワークショップ「癌幹細胞を視る」 光る癌幹細胞から「がん」の難治性メカニズムを視る (2013)
  • Author(s): 田中真二
  • Organizer: 第54回日本組織細胞化学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20130928-20130928
  • Invited
• [Presentation] パネルディスカッション「分子生物学的手法を用いた肝細胞癌治療戦略」 肝細胞癌の再発様式に基づく新規分子標的治療の開発 (2013)
  • Author(s): 田中真二、茂櫛薫、藍原有弘、村松俊輔、Rama Adikrisna、三浦智也、中尾圭介、松永浩子、勝田絵里子、松村聡、伴大輔、入江工、落合高徳、工藤篤、中村典明、田中博、有井滋樹
  • Organizer: 第113回日本外科学会定期学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20130412-20130412
• [Presentation] Real-time imaging of pancreatic cancer stem cells for identification of the selectively targeting therapy. (2013)
  • Author(s): Tanaka S, Adikrisna R, Matsumura S, Ban D, Ochiai T, Irie T, Kudo A, Nakamura N, Yamaoka S, Arii S.
  • Organizer: 104th Annual Meeting of the American Association for Cancer Researc
  • Place of Presentation: Washington, DC, USA
  • Year and Date: 20130410-20130410
• [Book] Bioencapsulation of Living Cells for Diverse Medical Applications (2013)
  • Author(s): Sakai S, Tanaka S, Kawakami K, Arii S.
  • Total Pages: 25 (184)
  • Publisher: Bentham Science Publishers