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2014 Fiscal Year Research-status Report

Notchシグナル再活性化によるバレット食道の発癌・進展機序の解明

Research Project

Project/Area Number 26460937
Research InstitutionShimane University

Principal Investigator

石村 典久  島根大学, 医学部, 講師 (40346383)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsバレット食道 / シグナル伝達 / Notch / Cdx2
Outline of Annual Research Achievements

Notchシグナルは消化管の細胞分化の決定に重要な分子シグナルである。私共はこれまでに転写因子であるCdx2とNotchシグナルの相互作用が、バレット食道の形成に重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。今回は、バレット食道を背景とする腺癌の発生におけるNotchシグナルとCdx2の関連について評価し、発癌・進展に関わるNotchシグナルの役割を明らかにすることを目的として、本年度は以下の成果を得た。
①バレット食道・dysplasia・腺癌組織におけるNotchシグナルおよびCdx2の発現変化
a. ヒト生検・手術標本を用いた検討:免疫組織染色法を用いて、上記の各段階におけるNotch 1, Hes-1, ATOH1, Cdx2の発現状況を評価した。バレット食道では、Hes-1の発現低下およびATOH1・Cdx2の発現亢進が見られるが、dysplasia・腺癌と進展するとHes-1の発現の亢進が見られる一方、ATOH1とCdx2の発現低下を認めた。この傾向は低分化の腺癌でより顕著に認めた。
b. バレット食道モデルラットでの検討:ラット食道空腸吻合モデル(Levratモデル)を作成した際に得られた標本を用いて、上記発現を免疫組織染色で評価した。作成後、24~32週までは、Cdx2の発現亢進とHes-1の発現低下が見られたが、48週ではHes-1の発現亢進およびCdx2発現低下を認めた。
②Notchシグナル発現変化による増殖関連因子の発現調節
増殖抑制因子P27kip1の発現がNotchシグナルによって変化することを培養細胞を用いて評価した。バレット食道細胞株(CP-A)・バレット腺癌細胞株(OE-19・33)を用いてHes-1・Cdx2の発現を評価すると、腺癌細胞株ではHes-1の発現亢進・Cdx2発現低下を認め、P27kip1の発現も著明に低下していることが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

これまで私共は、バレット食道の形成機序に着目し、扁平上皮からバレット食道(腸上皮化生)を形成する段階において胆汁酸刺激によるCdx2の発現亢進が、Notchシグナルの下流のHes-1の発現を調節し、腸上皮化生に重要な役割を果たしていることを示した。さらにNotchリガンドであるDll1が細胞内でのシグナル調節因子としても作用していることを明らかにしてきた。今回は、Barrett食道から腺癌の発癌機序におけるNotchシグナルとCdx2の関連を明らかにすることを目的としている。その第一段階として、腺癌組織および培養細胞・モデル動物におけるNotchシグナルとCdx2の発現状況を確認した。その結果、興味深いことに、Barrett食道で見られたCdx2発現亢進とHes-1の低下と逆に腺癌においては、Cdx2の発現が低下し、Hes-1の発現は亢進が見られた。また、分化度の低い癌において、この傾向は顕著であった。他の癌ではHes-1の発現亢進が、抗癌剤への抵抗性や予後と関連することが示されており、バレット食道腺癌においても、同様の状況が推測される。培養細胞においても、当初の予測通り、腺癌細胞においてHes-1の発現亢進とCdx2発現低下を確認し、増殖抑制因子であるP27kip1の発現低下をきたしている結果が得られた。これらの結果は、当初我々が予定していた実験計画をおおむね満たすものであるといえる。

Strategy for Future Research Activity

バレット食道から腺癌を発生する過程において、Notchシグナルの下流の因子であるHes-1の発現が亢進し、Cdx2およびP27kip1の発現の低下が見られる結果が得られた。Notchシグナルの阻害剤であるGamma secretase inhibitorを投与すると、Hes-1の低下が見られ、P27kip1の発現は亢進が見られることから、P27kip1の発現調節にHes-1の発現が関わっていることが予測されるものの、バレット食道ではHes-1がCdx2によって発現抑制されており、どの時点から、Hes-1の発現亢進を生じるかについては、不明である。培養細胞に胆汁酸を投与すると、Cdx2の発現は亢進し、その結果、Hes-1の抑制を生じるが、Cdx2 siRNAでCdx2の発現をブロックすると、胆汁酸刺激によってHes-1の発現の亢進を認めたものの、その変化は軽度であった。Cdx2 siRNA条件下で胆汁酸を加えることによる、細胞傷害が結果に影響している可能性があり、現在、条件設定(濃度・投与時間)の調節中である。胆汁酸による刺激は、バレット食道の形成のみならず、発癌においても重要な役割を果たしていることが推測されていることから、条件設定は慎重に行う必要がある。今後は、P27kip1の発現調節がNotch-Cdx2相互作用の中でどのように行われているかを、主に培養細胞を用いて明らかにしていく予定である。

Causes of Carryover

本年度に使用した免疫染色用の抗体および培養細胞を用いた実験に使用したsiRNA用試薬や阻害薬などの購入費用を計上していたが、当研究室に保有のものを使用するなどして、必要量が少なくなり、購入に要する費用が予定よりも少なくなったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度は培養細胞を中心とした検討を行う予定であり、細胞内のシグナルを評価するための各種試薬(リコンビナントNotchリガンド・siRNA・発現ベクター用試薬・Western blot/PCR用試薬など)の購入費用に充てる予定である。

  • Research Products

    (20 results)

All 2015 2014

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] No increase in gastric acid secretion in healthy Japanese over the past two decades.2015

    • Author(s)
      Ishimura N, Owada Y, Aimi M, Oshima T, Kamada T, Inoue K, Mikami H, Takeuchi T, Miwa H, Higuchi K, Kinoshita Y
    • Journal Title

      Journal of Gastroenterology

      Volume: 50 Pages: 844-851

    • DOI

      10.1007/s00535-014-1027-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnification endoscopy with acetic acid enhancement and a narrow-band imaging system for pit pattern diagnosis of colorectal neoplasms.2015

    • Author(s)
      Shibagaki K, Amano Y, Ishimura N, Yuki T, Taniguchi H, Fujita H, Kobayashi K, Kinoshita Y
    • Journal Title

      Journal of Clinical Gastroenterology

      Volume: 49 Pages: 306-312

    • DOI

      10.1097/MCG.0000000000000148

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prevalence of gastroesophageal reflux disease in children, adults, and elderly in the same community.2015

    • Author(s)
      Okimoto E, Ishimura N, Morito Y, Mikami H, Shimura S, Uno G, Tamagawa Y, Aimi M, Oshima N, Kawashima K, Kazumori H, Sato S, Ishihara S, Kinoshita Y
    • Journal Title

      Journal of Gastroenterology and Hepatology

      Volume: 30 Pages: 1140-1146

    • DOI

      10.1111/jgh.12899

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simplified classification of capillary pattern in Barrett esophagus using magnifying endoscopy with narrow band imaging: implications for malignant potential and interobserver agreement.2015

    • Author(s)
      Uno G, Ishimura N, Tada Y, Tamagawa Y, Yuki T, Matsushita T, Ishihara S, Amano Y, Maruyama R, Kinoshita Y
    • Journal Title

      Medicine

      Volume: 94 Pages: e405

    • DOI

      10.1097/MD.0000000000000405

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Clinical features of eosinophilic esophagitis: Differences between Asian and Western populations.2015

    • Author(s)
      Ishimura N, Shimura S, Jiao D, Mikami H, Okimoto E, Uno G, Aimi M, Oshima N, Ishihara S, Kinoshita Y
    • Journal Title

      J Gastroenterol Hepatol

      Volume: Suppl 1 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1111/jgh.12746

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 本邦におけるBarrett食道癌の疫学-現況と展望-2015

    • Author(s)
      天野祐二、安積貴年、坪井優、本告成淳、石村典久
    • Journal Title

      日本消化器病学会雑誌

      Volume: 112 Pages: 219-231

  • [Journal Article] Pathophysiology of Barrett's esophagus-associated neoplasia: circumferential spatial predilection.2014

    • Author(s)
      Ishimura N, Okada M, Mikami H, Okimoto E, Fukuda N, Uno G, Aimi M, Oshima N, Ishihara S, Kinoshita Y
    • Journal Title

      Digestion

      Volume: 89 Pages: 291-298

    • DOI

      10.1159/000365123

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reliability of symptoms and endoscopic findings for diagnosis of esophageal eosinophilia in a Japanese population.2014

    • Author(s)
      Shimura S, Ishimura N, Tanimura T, Yuki T, Miyake T, Kushiyama Y, Sato S, Fujishiro H, Ishihara S, Komatsu T, Kaneto E, Izumi A, Ishikawa N, Maruyama R, Kinoshita Y
    • Journal Title

      Digestion

      Volume: 90 Pages: 49-57

    • DOI

      10.1159/000365209

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Association between sleep disturbance and abdominal symptoms.2014

    • Author(s)
      Morito Y, Aimi M, Ishimura N, Shimura S, Mikami H, Okimoto E, Sato S, Ishihara S, Kushiyama Y, Katsube T, Adachi K, Kinoshita Y
    • Journal Title

      Intern Med

      Volume: 53 Pages: 2179-2183

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Barrett食道腺癌の疫学―欧米との相違2014

    • Author(s)
      石村典久、木下芳一
    • Journal Title

      消化器内視鏡

      Volume: 26 Pages: 486-493

  • [Journal Article] 本邦におけるLSBE症例の臨床的特徴と長期経過観察2014

    • Author(s)
      石村典久、宇野吾一、結城崇史、天野祐二、木下芳一
    • Journal Title

      消化器内科

      Volume: 59 Pages: 11-15

  • [Journal Article] [PPI抵抗性GERDに使用される薬剤の特徴と使用上の注意] PPIの使用を工夫する2014

    • Author(s)
      石村典久
    • Journal Title

      医学と薬学

      Volume: 71 Pages: 553-561

  • [Presentation] Clinical characteristics of 36 Japanese patients with eosinophilic esophagitis.2015

    • Author(s)
      Ishimura N, Izumi D, Mikami H, Shimura S, Aimi M, Uno G, Tanimura T, Oshima N, Furuta K, Fujishiro H, Izumi A, Ishihara S, Adachi K, Kinoshita Y
    • Organizer
      The 8th IGICS
    • Place of Presentation
      (Tokyo, Japan)京王プラザホテル
    • Year and Date
      2015-02-14
  • [Presentation] マイクロアレイ解析による好酸球性食道炎の病態解明2014

    • Author(s)
      石村典久、石原俊治、木下芳一
    • Organizer
      Japan Digestive Disease Week
    • Place of Presentation
      (神戸市)神戸国際会議場
    • Year and Date
      2014-10-24
  • [Presentation] 当院におけるBarrett腺癌症例の推移とその臨床的特徴2014

    • Author(s)
      宇野吾一、石村典久、結城崇史
    • Organizer
      Japan Digestive Disease Week
    • Place of Presentation
      (神戸市)神戸国際会議場
    • Year and Date
      2014-10-23
  • [Presentation] Effects of metoclopramide on esophageal motor activity and esophagogastric junction compliance in healthy volunteers.2014

    • Author(s)
      Mikami H, Ishimura N, Fukazawa K, Aimi M, Uno G, Ishihara S, Kinoshita Y
    • Organizer
      United European Gastroenterology Week
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Year and Date
      2014-10-22
  • [Presentation] Magnification endoscopy with acetic acid-enhancement and narrow-band imaging for predicting histologic characteristics of gastric mucosa neoplasms.2014

    • Author(s)
      Shibagaki K, Amano Y, Ishimura N, Taniguchi H, Fujita H, Kobayashi K, Kinoshita Y
    • Organizer
      United European Gastroenterology Week
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Year and Date
      2014-10-21
  • [Presentation] No increase in gastric acid secretion in the Japanese over past two decades.2014

    • Author(s)
      Ishimura N, Owada Y, Aimi M, Oshima T, Kamada T, Inoue K, Mikami H, Takeuchi T, Miwa H, Higuchi K, Kinoshita Y
    • Organizer
      United European Gastroenterology Week
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Year and Date
      2014-10-21
  • [Presentation] New simplified endoscopic classification of Barrett's esophagus using magnifying endoscopy with narrow band imaging: validation of objectivity and utility compared to histology.2014

    • Author(s)
      Uno G, Ishimura N, Tada Y, Tamagawa Y, Yuki T, Ishihara S, Amano Y, Kinoshita Y
    • Organizer
      Digestive Disease Week
    • Place of Presentation
      Chicago, USA
    • Year and Date
      2014-05-06
  • [Presentation] Atonal homolog 1 (ATOH1) upregulates gastric- and intestinal-type protein expression in esophageal squamous cells, and increases proliferation in Barrett's cells: potential roles for ATOH1 in Barrett's pathogenesis and carcinogenesis.2014

    • Author(s)
      Tamagawa Y, Ishimura N, Tiwari A, Ding P, Uno G, Aimi M, Oshima N, Ishihara S, Kinoshita Y, Spechler SJ, Souza RF, Wang DH
    • Organizer
      Digestive Disease Week
    • Place of Presentation
      Chicago, USA
    • Year and Date
      2014-05-03

URL: 

Published: 2016-05-27  

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