| Project/Area Number |
22K07146
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 50010:Tumor biology-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
石村 昭彦 金沢大学, がん進展制御研究所, 助教 (80375261)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | eエピジェネティクス / 薬剤耐性 / EGF受容体変異肺がん細胞 / オシメルチニブ / エピジェネティクス / EGF受容体変異肺がん / エピジェネティック制御因子 / 肺がん |
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| Outline of Research at the Start |
がん治療における分子標的薬の使用は、対象患者に対して劇的な治療効果を得ることができる。一方、腫瘍細胞の一部は薬に対して治療抵抗性を示して残存し、数年以内に必ず再発するのが大きな課題である。本研究では、肺がんの薬剤耐性獲得に関わる新規遺伝子、特にエピジェネティック制御関連因子を探索し、その作用機序を解明することを目的とする。そして、耐性獲得における分子基盤の一端を明らかにすることで得られた知見より、エピジェネティック制御の可逆性に焦点を当てた、新たな耐性克服戦略の確立を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
全肺がんの大半を占める非小細胞肺がんでは、（特にアジア人において）上皮成長因子受容体（EGFR）に高頻度な遺伝子変異が観察される。そして変異によって誘導される慢性的なEGFRシグナルの活性化が、腫瘍細胞の増殖や生存に重要であると考えられている。このようなEGFR変異肺がん患者に対しては、EGFR特異的なチロシンキナーゼ阻害剤（EGFR-TKI）のひとつ、オシメルチニブによる分子標的薬治療が有効である。ところが、治療開始から1～数年以内に耐性がんとして必ず再発するのが大きな課題である。
研究代表者は、この耐性獲得メカニズムにエピジェネティック制御因子が重要であると考え、目的特化型CRISPR/Cas9スクリーニングによって候補遺伝子の同定を試みた。一方、マイクロアレイ解析によってオシメルチニブ初期応答に関わるエピジェネティック制御因子のスクリーニングを行った。その結果、研究代表者はヒストンアセチル化酵素Xと、その結合タンパク質Yを新規の薬剤耐性に関わる候補因子として同定することに成功した。次にEGFR変異肺がん細胞株を用いたノックダウン実験を行った。その結果、どちらの遺伝子の発現抑制させても薬剤耐性能が有意に上昇することが観察され、また結合タンパク質Yはオシメルチニブ処理後数時間以内に誘導していた。従って、注目しているヒストンアセチル化酵素複合体は、オシメルチニブ初期応答因子として薬効に対して重要な役目を担っている可能性が示唆された。研究代表者は、このヒストンアセチル化酵素複合体が制御する標的遺伝子候補を複数見出しており、今後、分子レベルでオシメルチニブ耐性獲得における分子基盤の一端を明らかにすると同時に、新たな「耐性克服」あるいは「耐性回避」戦略の確立を目指す。
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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
EGFR特異的なチロシンキナーゼ阻害剤のひとつ、オシメルチニブは、対象患者に対して劇的な治療効果を得ることができるが、数年以内に「薬剤耐性がん」として必ず再発するのが大きな課題である。私たちは、この耐性獲得メカニズムにエピジェネティック制御因子が重要であると考え、標的をエピジェネティック制御因子（120種類のヒストン・DNA修飾関連酵素および共役因子）に絞った「目的特化型CRISPR/Cas9スクリーニング」を試みた。その結果、ヒストンアセチル化酵素HBO1の同定に成功した。HBO1特異的shRNAを用いてノックダウン実験を行った結果、EGFR変異肺がん細胞HCC827の薬剤耐性能が著しく上昇した。一方、マイクロアレイ解析によってオシメルチニブ処理後に誘導するエピジェネティック制御因子のスクリーニングを行った結果、HBO1結合タンパク質ING4を含む複数の候補遺伝子の同定に成功した。ING4ノックダウン実験の結果、HBO1ノックダウン実験結果と同様に薬剤抵抗コロニーの出現が有意に上昇した。ING4は、ヒストンH3のメチル化修飾リジン残基（H3K4me3）に結合する「エピジェネティックReaderタンパク質」のひとつとして知られているが、研究代表者は、HBO1-ING4複合体がオシメルチニブの奏効性に極めて重要な役割を担っていると考え、ING4ノックダウン細胞を用いたマイクロアレイ解析を行った。その結果、ING4の標的遺伝子候補を複数同定することに成功し、オシメルチニブ処理後、HBO1-ING4複合体の分子基盤の一端が明らかになりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果より、HBO1-ING4複合体が肺がん細胞のオシメルチニブ感受性を制御し、その破綻が薬剤耐性獲得に関わる可能性が強く示唆されている。また2023年度に行ったマイクロアレイ解析の結果、ING4ノックダウンで有意に発現が低下する候補遺伝子を複数同定することに成功し、そのうち幾つかは定量PCR法によって実際の発現低下を確認済みである。今後、クロマチン免疫沈降法によって、これら候補遺伝子がING4（およびHBO1）の直接的な発現制御を受けるかどうかを検証していく。また、マイクロアレイ解析によってオシメルチニブ処理後に誘導するエピジェネティック制御因子のスクリーニングを行った結果、ING4以外の複数のエピジェネティック制御因子の同定に成功した。そのうち因子ＡはING4と同様にオシメルチニブ処理後に著しい発現増加が観察され、さらに因子Ａに対する分子標的薬はオシメルチニブとの強い併用効果が認められた。今後、研究代表者は、これまでのプロジェクトと平行して因子Ａとオシメルチニブ間の分子的関連性を明らかにしていく。
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