肺癌における線維芽細胞増殖因子の多機能性とその制御に向けた新展開

• Project/Area Number: 15H04833
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Respiratory organ internal medicine
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 別役 智子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (60333605)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ヒガブ中井 アハマド (Hegab Ahmed) 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任講師 (00507915) ; 副島 研造 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (30236145) ; 安田 浩之 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (70365261)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2015: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
• Keywords: 肺癌 / FGF / 線維芽細胞増殖因子 / マクロファージ

Outline of Annual Research Achievements

線維芽細胞増殖因子(fibroblast growth factor: FGF)とその受容体(FGFR)は、近年、肺癌に対する新たな分子標的薬の標的として注目されている。申請者らは、FGF9を強制発現することにより肺線癌を発症するマウスモデルを確立した。本課題では、FGF9に誘導された癌細胞がFGF9非依存性に増殖し、さらに二次的に新規発癌を誘導する“癌幹細胞”様の特質を獲得するメカニズムを明らかにする。さらに、FGF9は腺癌だけではなく、肺胞II型上皮細胞から小細胞癌をも誘導しうるという我々の発見に基づき、その機序を明らかにし、肺小細胞癌のマウスモデルを確立する。現在開発中のFGF受容体チロシンキナーゼ阻害剤のこれらのモデルにおける有効性を検証し、同種薬剤に感受性を有する肺小細胞患者の特徴を明らかにした。FGF9が導入されることによってどのように遺伝子発現プロファイルが変化するのかを、FGF9の導入されたMLE12細胞と、導入されていないものの間でcDNAマイクロアレイを用いたpathway解析を行いkeyとなるpathwayの同定を行った。今年度は、FGF9を強制発現することにより肺線癌を発症するマウスモデルにおける腫瘍関連マクロファージ（TAM)の役割に注目した。腫瘍組織近隣にぞう集積するマクロファージの特徴を明らかにした。腫瘍増殖促進作用が注目されているＭ２の特徴を有し、ＦＧＦ２を高発現することを明らかにした。ＦＧＦ２特異的アプタマーを投与することにより共培養したＦＧＦ９誘導肺癌細胞増殖が抑制されることにより、肺癌組織の微小環境におけるＦＧＦ９とＦＧＦ２の相互作用のメカニズムを明らかにした。

Current Status of Research Progress

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

Reason

基礎的機序の解明は概ね順調に進んでいる。論文発表２編、学会発表５回、臨床研究のネットワークも順調に構築されている。

Strategy for Future Research Activity

ヒト肺小細胞癌に焦点を当てた臨床研究：
肺小細胞癌におけるFGF9、FGFR1-4のタンパク発現レベル、さらにFGFR1の遺伝子増幅の有無と予後の関係を明らかにする。
当該施設は関東圏内に約20の関連病院があり、それぞれ優秀な呼吸器内科医が複数名配属されている。H25年4月に、新たに慶應肺癌グループ（Keio lung oncology group: KLOG）を組織し共同で臨床試験を行う基盤を立ち上げた。KLOGにおいて、探索的な３つの臨床試験を現在実施中である。本課題では、KLOGに所属する慶應義塾大学病院、その関連施設にて気管支鏡下あるいはCTガイド下生検にて病理組織学的に肺小細胞癌と診断された症例を対象とする。H27年度に各施設倫理委員会申請等の体制を整備した。採取された検体をホルマリン固定後、パラフィン包埋を行う。免疫染色法にてFGF9、FGFR1-4のタンパクレベルでの発現の半定量を行う。また同標本からgDNAを抽出し、qPCR法にてFGFR1のgene copy number(GCN)を定量する。Line-1遺伝子のGCNを内因性コントロールとして補正する(Soh J, PLoS One,2009)（Wynes MW, Clin Cancer Res, 2014）。興味深いことに肺小細胞癌は、CCLEに登録されている約30種類ある癌種のうちFGF9を最も高発現する2種類の癌腫の1つであった。これらの臨床予備研究の結果から、小細胞癌におけるFGF9の役割を掘り下げる臨床的妥当性を得た。さらに今後、関連施設を含めた症例の蓄積とFGFR1を中心としたFGFRに関する検討を追加し、FGFR選択的阻害剤によるFIH試験を含む臨床応用の可能性を探る。

Research Products

• [Journal Article] Intermittent Exposure to Cigarette Smoke Increases Lung Tumors and the Severity of Emphysema More Than Continuous Exposure. (2018)
  • Author(s): Kameyama N, Chubachi S, Hegab AE, Yasuda H, Kagawa S, Tsutsumi A, Fukunaga K, Shimoda M, Kanai Y, Soejima K, Betsuyaku T.
  • Journal Title: Am J Respir Cell Mol Biol. Volume: Epub ahead of print Issue: 2 Pages: 179-188
  • DOI: 10.1165/rcmb.2017-0375oc
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tumor associated macrophages support the growth of FGF9-induced lung adenocarcinoma by multiple mechanisms. (2018)
  • Author(s): Hegab AE, Ozaki M, Kagawa S, Hamamoto J, Yasuda H, Naoki K, Soejima K, Yin Y, Kinoshita T, Yaguchi T, Kawakami Y, Ornitz DM, Betsuyaku T.
  • Journal Title: Lung Cancer. Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Using Micro-computed Tomography for the Assessment of Tumor Development and Follow-up of Response to Treatment in a Mouse Model of Lung Cancer. (2016)
  • Author(s): Hegab AE, Kameyama N, Kuroda A, Kagawa S, Yin Y, Ornitz D, Betsuyaku T.
  • Journal Title: J Vis Exp Volume: 20 Issue: 111 Pages: 111-111
  • DOI: 10.3791/53904
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prognostic implication of PTPRH hypomethylation in non-small cell lung cancer (2015)
  • Author(s): Sato T, Soejima K, Arai E, Hamamoto J, Yasuda H, Arai D, Ishioka K, Ohgino K, Naoki K, Kohno T, Tsuta K, Watanabe S, Kanai Y and Betsuyaku T
  • Journal Title: Oncol Rep Volume: 34 Issue: 3 Pages: 1137-45
  • DOI: 10.3892/or.2015.4082
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Mimicking the niche of lung epithelial stem cells and characterization of several effectors of their in vitro behavior (2015)
  • Author(s): Hegab AE, Arai D, Gao J, Kuroda A, Yasuda H, Ishii M, Naoki K, Soejima K, Betsuyaku T
  • Journal Title: Stem Cell Res Volume: 15 Issue: 1 Pages: 109-121
  • DOI: 10.1016/j.scr.2015.05.005
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Multiple roles of extracellular fibroblast growth factors in lung cancer cells (2015)
  • Author(s): Suzuki T, Yasuda H, Funaishi K, Arai D, Ishioka K, Ohgino K, Tani T, Hamamoto J, Ohashi A, Naoki K, Betsuyaku T, Soejima K
  • Journal Title: Int J Oncol Volume: 46 Issue: 1 Pages: 423-429
  • DOI: 10.3892/ijo.2014.2718
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characterization of the cell of origin and propagation potential of the fibroblast growth factor 9-induced mouse model of lung adenocarcinoma (2014)
  • Author(s): Arai D, Hegab AE, Soejima K, Kuroda A, Ishioka K, Yasuda H, Naoki K, KagawaS, Hamamoto J, Yin Y, Ornitz DM, Betsuyaku T S,
  • Journal Title: J Pathol Volume: 235 Issue: 4 Pages: 593-605
  • DOI: 10.1002/path.4486
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Radiological features of structural basis where cancer develops in COPD lungs (2018)
  • Author(s): Shotaro Chubachi1, Saeko Takahashi1, Hidehiro Irie1, Akihiro Tsutsumi1, Naofumi Kameyama1, Katsuhiko Naoki1,2, Kenzo Soejima1,3, , Hidetoshi Nakamura4, Koichiro Asano5, Tomoko Betsuyaku1,
  • Organizer: American Thoracic Soceity
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The influence of intermittent smoking exposure for the lung tumorigenesis in the murine model (2018)
  • Author(s): Naofumi Kameyama1, Shotaro Chubachi1, Hidehiro Irie1, Akihiro Tsutsumi1, Hiroyuki Yasuda1, Ichiro Kawada1, Ahmed Hegab1, Masahiro Shimoda2, Tomoko Betsuyaku1
  • Organizer: American Thoracic Soceity
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Characterizing the role of immune cells in the FGF9-induced lung adenocarcinoma mouse model (2016)
  • Author(s): Ahmed E. Hegab, Tomonari Kinoshita, Tomonori Yaguchi, Yutaka Kawakami, Tomoko Betsuyaku
  • Organizer: American Thoracic Society annual meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2016-05-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dependence of lung epithelial stem cell proliferation and differentiation on fibroblast-specific FGF2 signaling (2016)
  • Author(s): Mari Ozaki, Ahmed E. Hegab, Robert D. Guzy, David M. Ornitz, Tomoko Betsuyaku
  • Organizer: American Thoracic Society annual meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2016-05-20
  • Int'l Joint Research / Invited