ドライバー変異が惹起する発癌経路に基づいた血中新規バイオマーカーの探索

• 研究課題/領域番号: 20K07671
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分50020:腫瘍診断および治療学関連
• 研究機関: 医療法人徳洲会札幌東徳洲会病院医学研究所
• 研究代表者: 小野 裕介 医療法人徳洲会札幌東徳洲会病院医学研究所, ゲノム診断研究部, 部門長 (40742648)
• 研究分担者: 水上 裕輔 旭川医科大学, 医学部, 教授 (30400089) ; 唐崎 秀則 医療法人徳洲会札幌東徳洲会病院医学研究所, がん生物研究部, 客員研究員 (50374806)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: リキッドバイオプシー / ドライバー変異 / 遊離RNA / デジタルPCR / 膵癌 / IPMN / がん早期発見 / 遊離核酸 / バイオマーカー / 癌バイオマーカー / 早期発見

研究開始時の研究の概要

リキッドバイオプシーは、がんのゲノム異常を俯瞰的にプロファイリングする技術として期待されるが、現状では早期癌の発見には好成績をあげられてはいない。我々は、そのなかでも特に早期発見が難しい膵癌において早くから遊離核酸中のドライバー遺伝子の高感度検出系の開発に取り組んできたが、DNA変異情報のみでの低い腫瘍検出率は課題とされた。
本研究では、我々が示した膵癌の前駆病変の一つである膵管内乳頭粘液性腫瘍(IPMN)における発癌プロセスに関する情報をもとに、ドライバー遺伝子と連動する特徴的なRNAプロファイルの探索を行い、IPMN患者血液中に存在する遊離RNAからの検出を目指す。

研究成果の概要

膵癌をモデルとしてドライバー遺伝子変異と連動するRNAをターゲットとする新しいバイオマーカーの探索を行った。遺伝子変異であるKRAS/GNAS変異細胞株の作成をゲノム編集により行った。RNA-seqを行った結果、GNAS変異によりKRASシグナル経路が抑制するデータが得られた。さらに血液遊離mRNAの効果的な採取方法の検討を行い、デジタルPCRを用いた高感度の発現検出系を構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

国内現行の血漿CGP検査は、現時点では進行癌患者を対象とし、検査目的は抗がん剤・分子標的薬の選択に限定される。研究ベースでは遺伝子変異にメチル化検出を組み合わせた包括的パネルが発表され、またmiRNAについて多癌腫のmiRNA検出パネルも検討されてきた。一方で本研究の対象としたmRNA、ncRNAはアポトーシス/壊死腫瘍細胞からの情報とシグナル伝達などの活性腫瘍細胞からの情報の両方、すなわち癌に関する直接のリアルタイム情報を取得できる可能性があり、本研究で目指した効果的な遊離RNAの回収と検出系を用いることにより、上記パネルと比較すると、特定の癌腫を早期で捉えるバイオマーカーになり得る。

研究成果

• [雑誌論文] Multiplex Digital PCR Assay to Detect Multiple KRAS and GNAS Mutations Associated with Pancreatic Carcinogenesis from Minimal Specimen Amounts (2023)
  • 著者名/発表者名: Maeda Chiho、Ono Yusuke、Hayashi Akihiro、Takahashi Kenji、Taniue Kenzui、Kakisaka Rika、Mori Miyuki、Ishii Takahiro、Sato Hiroki、Okada Tetsuhiro、Kawabata Hidemasa、Goto Takuma、Tamamura Nobue、Omori Yuko、Takahashi Kuniyuki、Katanuma Akio、Karasaki Hidenori、Liss Andrew Scott、Mizukami Yusuke
  • 雑誌名: The Journal of Molecular Diagnostics 巻: 23 号: 6 ページ: 1525-1578
  • DOI: 10.1016/j.jmoldx.2023.02.007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular comparison of concurrent components of high-grade dysplasia, adenocarcinoma, and sarcomatoid carcinoma in a case of sarcomatoid carcinoma of the gallbladder (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirose Katsuya、Omori Yuko、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Kaneko Yoshiki、Maruyama Tsunehiko、Ohtani Haruo、Furukawa Toru
  • 雑誌名: Virchows Archiv 巻: 99 号: 2 ページ: 99-99
  • DOI: 10.1007/s00428-023-03524-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local recurrence after successful endoscopic submucosal dissection for rectal mucinous mucosal adenocarcinoma: A case report (2023)
  • 著者名/発表者名: Murakami Yuki、Tanabe Hiroki、Ono Yusuke、Sugiyama Yuya、Kobayashi Yu、Kunogi Takehito、Sasaki Takahiro、Takahashi Keitaro、Ando Katsuyoshi、Ueno Nobuhiro、Kashima Shin、Yuzawa Sayaka、Moriichi Kentaro、Mizukami Yusuke、Fujiya Mikihiro、Okumura Toshikatsu
  • 雑誌名: World Journal of Gastrointestinal Oncology 巻: 15 号: 1 ページ: 186-194
  • DOI: 10.4251/wjgo.v15.i1.186
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GATA6 and CK5 Stratify the Survival of Patients With Pancreatic Cancer Undergoing Neoadjuvant Chemotherapy (2023)
  • 著者名/発表者名: Kokumai Takashi、Omori Yuko、Ishida Masaharu、Ohtsuka Hideo、Mizuma Masamichi、Nakagawa Kei、Maeda Chiho、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Miura Shin、Kume Kiyoshi、Masamune Atsushi、Morikawa Takanori、Unno Michiaki、Furukawa Toru
  • 雑誌名: Modern Pathology 巻: 36 号: 5 ページ: 100102-100102
  • DOI: 10.1016/j.modpat.2023.100102
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distinct effects of TU-100 (daikenchuto) on long-lasting dysbiosis in the small intestine in patients with colorectal cancer and inflammatory bowel disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Kono T, Maejima T, Ono Y, Ito T, Furukawa S, Nishiyama M, Yamamoto M, Sugitani A, Karasaki H, Mizukami Y, Maemoto A.
  • 雑誌名: Gene 巻: 820 ページ: 146266-146266
  • DOI: 10.1016/j.gene.2022.146266
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutant GNAS limits tumor aggressiveness in established pancreatic cancer via antagonizing the KRAS-pathway (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawabata Hidemasa、Ono Yusuke、Tamamura Nobue、Oyama Kyohei、Ueda Jun、Sato Hiroki、Takahashi Kenji、Taniue Kenzui、Okada Tetsuhiro、Fujibayashi Syugo、Hayashi Akihiro、ほか
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology 巻: 57 号: 3 ページ: 208-220
  • DOI: 10.1007/s00535-021-01846-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Serine/Threonine Kinase 11 Plays a Canonical Role in Malignant Progression of KRAS-mutant and GNAS-wild-type Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms of the Pancreas (2021)
  • 著者名/発表者名: Omori Yuko、Ono Yusuke、Morikawa Takanori、Motoi Fuyuhiko、Higuchi Ryota、Yamamoto Masakazu、Hayakawa Yuko、Karasaki Hidenori、Mizukami Yusuke、Unno Michiaki、Furukawa Toru
  • 雑誌名: Annals of Surgery 巻: Publish Ahead of Print 号: 2 ページ: e384-e395
  • DOI: 10.1097/sla.0000000000004842
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Intracholecystic papillary neoplasm arising in the cystic duct and extending into common bile duct: a case report. (2021)
  • 著者名/発表者名: Masahiro I, Masamichi M, Yasutaka A, Shuichi A, Tatsuo H, Tatsuyuki T, Kei K, Kunihiro M, Masaharu I, Hideo O, Kei N, Hiroki H, Takanori M, Takashi K, Kiyoshi K, Atsushi K, Atsushi M, Yuko O, Yusuke O, Yusuke M, Toru F, Michiaki U.
  • 雑誌名: Clinical journal of gastroenterology 巻: 2 号: 2 ページ: 668-677
  • DOI: 10.1007/s12328-020-01311-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prognostic significance of skeletal muscle decrease in unresectable pancreatic cancer: Survival analysis using the Weibull exponential distribution model (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato Hiroki、Goto Takuma、Hayashi Akihiro、Kawabata Hidemasa、Okada Tetsuhiro、Takauji Shuhei、Sasajima Junpei、Enomoto Katsuro、Fujiya Mikihiro、Oyama Kyohei、Ono Yusuke、Sugitani Ayumu、Mizukami Yusuke、Okumura Toshikatsu
  • 雑誌名: Pancreatology 巻: 21 号: 5 ページ: 892-902
  • DOI: 10.1016/j.pan.2021.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monitoring epidermal growth factor receptor C797S mutation in Japanese non?small cell lung cancer patients with serial cell‐free DNA evaluation using digital droplet PCR (2021)
  • 著者名/発表者名: Ariyasu Ryo、Uchibori Ken、Sasaki Takaaki、Tsukahara Mika、Kiyotani Kazuma、Yoshida Ryohei、Ono Yusuke、Kitazono Satoru、Ninomiya Hironori、Ishikawa Yuichi、Mizukami Yusuke、Yanagitani Noriko、Fujita Naoya、Nishio Makoto、Katayama Ryohei
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: - 号: 6 ページ: 2371-2380
  • DOI: 10.1111/cas.14879
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The feasibility of circulating tumor DNA analysis as a marker of recurrence in triple-negative breast cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Satoshi、Sasaki Takaaki、Yasuda Shunsuke、Abe Masahiro、Yoshida Nana、Yoshida Ryohei、Ishibashi Kei、Minami Yoshinori、Okumura Shunsuke、Chiba Shinichi、Takei Hidehiro、Hayashi Ryusuke、Nagato Toshihiro、Kobayashi Hiroya、Sugitani Ayumu、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Kitada Masahiro、Ohsaki Yoshinobu
  • 雑誌名: Oncology Letters 巻: 21 号: 5
  • DOI: 10.3892/ol.2021.12681
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathways for the development of multiple epithelial types of intraductal papillary mucinous neoplasm of the pancreas (2021)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Toshikazu、Omori Yuko、Ono Yusuke、Karasaki Hidenori、Mizukami Yusuke、Makino Naohiko、Motoi Fuyuhiko、Unno Michiaki、Ueno Yoshiyuki、Furukawa Toru
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology 巻: Online ahead of print 号: 6 ページ: 581-592
  • DOI: 10.1007/s00535-021-01783-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Case of Adult Pancreatoblastoma With Novel APC Mutation and Genetic Heterogeneity (2021)
  • 著者名/発表者名: Suemitsu Yamato、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Ye Juanjuan、Yamakawa Keiko、Takamoto Takeshi、Nakano-Narusawa Yuko、Mukai Yuri、Takamatsu Manabu、Nakazawa Atsuko、Mino-Kenudson Mari、Kumasaka Toshio、Matsuda Yoko
  • 雑誌名: Frontiers in Oncology 巻: 11 ページ: 99-99
  • DOI: 10.3389/fonc.2021.725290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Case Report: A Rare Case of Esophagogastric Junctional Squamous Cell Carcinoma After the Successful Treatment of Neuroendocrine Carcinoma: Clonal Tumor Evolution Revealed by Genetic Analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato Hiroki、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Okumura Toshikatsu et al
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 12 ページ: 608324-608324
  • DOI: 10.3389/fgene.2021.608324
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long Non-Coding RNAs in Epithelial-Mesenchymal Transition of Pancreatic Cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kenji、Taniue Kenzui、Ono Yusuke、Fujiya Mikihiro、Mizukami Yusuke、Okumura Toshikatsu
  • 雑誌名: Frontiers in Molecular Biosciences 巻: 8 ページ: 717890-717890
  • DOI: 10.3389/fmolb.2021.717890
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Time-saving method for directly amplifying and capturing a minimal amount of pancreatic tumor-derived mutations from fine-needle aspirates using digital PCR (2020)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ono, Akihiro Hayashi, Chiho Maeda, Mayumi Suzuki, Reona Wada, Hiroki Sato, Hidemasa Kawabata, Tetsuhiro Okada, Takuma Goto, Hidenori Karasaki, Yusuke Mizukami, Toshikatsu Okumura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 12332-12332
  • DOI: 10.1038/s41598-020-69221-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Digital PCR-based plasma cell-free DNA mutation analysis for early-stage pancreatic tumor diagnosis and surveillance (2020)
  • 著者名/発表者名: Okada T, Mizukami Y, Ono Y, Sato H, Hayashi A, Kawabata H, Koizumi K, Masuda S, Teshima S, Takahashi K, Katanuma A, Omori Y, Iwano H, Yamada M, Yokochi T, Asahara S, Kawakubo K, Kuwatani M, Sakamoto N, Enomoto K, Goto T, Sasajima J, Fujiya M, Ueda J, Matsumoto S, Taniue K, Sugitani A, Karasaki H, Okumura T
  • 雑誌名: J Gastroenterol 巻: 55 号: 12 ページ: 1183-1193
  • DOI: 10.1007/s00535-020-01724-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] How does intestinal-type intraductal papillary mucinous neoplasm emerge? CDX2 plays a critical role in the process of intestinal differentiation and progression. (2020)
  • 著者名/発表者名: Omori Y, Ono Y, Kobayashi T, Motoi F, Karasaki H, Mizukami Y, Makino N, Ueno Y, Unno M, Furukawa T.
  • 雑誌名: Virchows Archiv 巻: - 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1007/s00428-020-02806-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Resection for pancreatic cancer metastases contributes to survival: A case report with sequential tumor genotype profiling during the long-term postoperative course (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato H, Sasajima J, Okada T, Hayashi A, Kawabata H, Goto T, Koizumi K, Tamamura N, Tanabe H, Fujiya M, Chiba S, Tanino M, Ono Y, Mizukami Y, Okumura T.
  • 雑誌名: Medicine (Baltimore) 巻: 99 号: 25 ページ: e20564-e20564
  • DOI: 10.1097/md.0000000000020564
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic alteration of colorectal adenoma‐carcinoma sequence among gastric adenocarcinoma and dysplastic lesions in a patient with attenuated familial adenomatous polyposis (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Tanabe, Kentaro Moriichi, Keitaro Takahashi, Yusuke Ono, Yu Kobayashi, Yuki Murakami, Takuya Iwama, Takehito Kunogi, Takahiro Sasaki, Katsuyoshi Ando, Nobuhiro Ueno, Shin Kashima, Hidehiro Takei, Yusuke Mizukami, Mikihiro Fujiya, Toshikatsu Okumura
  • 雑誌名: Molecular Genetics & Genomic Medicine 巻: 8 号: 9
  • DOI: 10.1002/mgg3.1348
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Serrated adenomas with a BRAF mutation in a young patient with familial adenomatous polyposis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Moriichi, Hiroki Tanabe, Yusuke Ono, Yu Kobayashi, Yuki Murakami, Takuya Iwama, Takehito Kunogi, Takahiro Sasaki, Keitaro Takahashi, Katsuyoshi Ando, Nobuhiro Ueno, Shin Kashima, Hidehiro Takei, Yusuke Mizukami, Mikihiro Fujiya, Toshikatsu Okumura
  • 雑誌名: International journal of colorectal disease 巻: 35 号: 10 ページ: 1967-1972
  • DOI: 10.1007/s00384-020-03657-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intraductal papillary neoplasms of the bile duct consist of two distinct types specifically associated with clinicopathological features and molecular phenotypes (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki Yasutaka、Mizuma Masamichi、Hata Tatsuo、Aoki Takeshi、Omori Yuko、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Unno Michiaki、Furukawa Toru
  • 雑誌名: The Journal of Pathology 巻: 251 号: 1 ページ: 38-48
  • DOI: 10.1002/path.5398
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic Tracing of Clonal Expansion and Progression of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma: A Case Report and Multi-Region Sequencing Analysis (2020)
  • 著者名/発表者名: Tachibana Shion、Mizukami Yusuke、Ono Yusuke、Sugiyama Yuya、Okada Tetsuhiro、Kitazaki Arisa、Sasajima Junpei、Tominaga Motoya、Sakamoto Jun、Kimura Keisuke、Omori Yuko、Furukawa Toru、Kimura Taichi、Tanaka Shinya、Nagashima Kazuo、Karasaki Hidenori、Ohta Tomoyuki、Okumura Toshikatsu
  • 雑誌名: Frontiers in Oncology 巻: 10 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fonc.2020.00728
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metachronous intraductal papillary mucinous neoplasms disseminate via the pancreatic duct following resection (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagai Kazumasa、Mizukami Yusuke、Omori Yuko、Kin Toshifumi、Yane Kei、Takahashi Kuniyuki、Ono Yusuke、Sugitani Ayumu、Karasaki Hidenori、Shinohara Toshiya、Furukawa Toru、Hayashi Tsuyoshi、Okumura Toshikatsu、Maguchi Hiroyuki、Katanuma Akio
  • 雑誌名: Modern Pathology 巻: 33 号: 5 ページ: 971-980
  • DOI: 10.1038/s41379-019-0405-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] High-sensitive mutation detection in liquid biopsy with duodenal fluid captures genetic mutations associated with pancreatic carcinogenesis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ono, Chiho Maeda, Kenji Takahashi, Hidenori Karasaki, Yusuke Mizukami
  • 学会等名: AACR Special Conference; Pancreatic Cancer 2022; Plenary Session 5 "Prevention & Interception"
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular barcode sequencing using duodenal fluid for profiling genomic alterations in pancreatic neoplasms (2022)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ono, Kenji Takahashi, Hidenori Karasaki, Yusuke Mizukami
  • 学会等名: Joint congress of the 26th meeting of international association of pancreatology and the 53rd annual meeting of japan pancreas society
  • 国際学会
• [学会発表] 消化液に存在する膵癌由来の遺伝子変異検出を目指したリキッドバイオプシー (2022)
  • 著者名/発表者名: 小野裕介, 前田知歩, 高橋賢治, 河端秀賢, 唐崎秀則, 水上裕輔
  • 学会等名: 第81回 日本癌学会 学術総会
• [学会発表] 分子バーコードを用いた 十二指腸液由来核酸の変異解析 -より高濃度の変異検出をターゲットとした 膵癌リキッドバイオプシー- (2022)
  • 著者名/発表者名: 小野 裕介、前田 知歩、高橋 賢治、唐崎 秀則、水上 裕輔
  • 学会等名: 第6回 Liquid Biopsy研究会
• [学会発表] 分子バーコードを用いた十二指腸液由来核酸の変異解析 -より高濃度の変異検出をターゲットとした膵癌リキッドバイオプシー-- (2021)
  • 著者名/発表者名: 小野 裕介、前田 知歩、高橋 賢治、唐崎 秀則、水上 裕輔
  • 学会等名: 第80回 日本癌学会 学術総会
• [学会発表] 臨床残余検体を用いた遺伝子変異検出のためのマルチプレックスデジタルPCR前増幅法の確立 (2021)
  • 著者名/発表者名: 前田 知歩、小野 裕介、高橋 賢治、水上 裕輔
  • 学会等名: 第80回 日本癌学会 学術総会
• [学会発表] Multiplex digital PCR for detection KRAS and GNAS mutations.マルチプレックスデジタルPCR法を用いたKRASおよびGNAS遺伝子変異解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前田知歩, 小野裕介, 水上裕輔
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [図書] がんゲノム病理学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中伸哉、西原広史 （小野担当:分担執筆, 範囲:第3章 ゲノムにおける解析手法 V.リキッドバイオプシー）
  • 総ページ数: 234
  • 出版者: 文光堂
  • ISBN: 9784830604850
• [備考] 医療法人徳洲会 札幌東徳洲会病院 医学研究所HP
  • URL: https://www.higashi-tokushukai.or.jp/inst_biomed_res/
• [産業財産権] 遺伝子解析用サンプルの製造方法 (2020)
  • 発明者名: 水上裕輔、小野裕介、林明宏
  • 権利者名: 水上裕輔、小野裕介、林明宏
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020-217083
  • 出願年月日: 2020
• [産業財産権] 遺伝子解析用サンプルの製造方法 (2020)
  • 発明者名: 水上裕輔、小野裕介、林明宏
  • 権利者名: 水上裕輔、小野裕介、林明宏
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020