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外因性リガンド依存的Wntシグナル活性化による胃がん悪性化転移機構の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22H00454
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分50:腫瘍学およびその関連分野
研究機関金沢大学

研究代表者

大島 正伸  金沢大学, がん進展制御研究所, 教授 (40324610)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)
2025年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2024年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2023年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2022年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
キーワード胃がん / マウスモデル / オルガノイド / Wntシグナル / 転移
研究開始時の研究の概要

日本人の胃がん罹患率は高く、転移胃がん患者の5年生存率は6.6%と低い。したがって、転移性胃がんに対する新規治療薬開発のためにも胃がん悪性化進展機構の解明は重要である。胃がんでは、Wntシグナル活性化に至る遺伝子変異は少ないが、半数以上の胃がん由来オルガノイドは外因性Wntリガンド依存的に増殖することが報告された。以上の背景を基盤とし、本研究では個体レベルの研究により、リガンド依存的なWntシグナルによる胃がん悪性化進展機構を解明することを目的とする。そのため、Wntリガンド依存的な新規胃がんマウスモデル、オルガノイドモデルを開発し、胃がんの悪性化進展および転移巣形成機構の解析を行う。

研究実績の概要

東アジアにおける胃がん罹患率は欧米に比較して高く、日本における転移胃がん患者の5年生存率は約6%と極めて低い。そのため、転移性を獲得した悪性胃がんに対する新規治療法開発は喫緊の課題であり、胃がん転移機構の解明を目指した研究は重要である。正常幹細胞の維持に重要なWntシグナルは、遺伝子変異により恒常的に活性化すると、消化管上皮細胞は腫瘍化する。しかし、胃がん細胞ではWntシグナル活性化を誘導するAPCやCTNNB1などの遺伝子変異頻度は低く、半数以上の患者由来胃がんオルガノイドでは、外因性WntリガンドによるWntシグナル活性化が、がん細胞増殖に関与することが報告された。以上の背景を基盤とし、本研究ではマウスモデルおよびオルガノイドを用いた個体レベルの研究により、外因性リガンド依存的なWntシグナルによる、転移をともなう胃がん悪性化機構を解明することを目的とする。そのため、Kras(K)、Tgfbr2(T)、Trp53(P)遺伝子変異と、Wntリガンド発現(W)を組み合わせた新規胃がんマウスモデル、およびオルガノイドを樹立し、それらを用いた組織学的解析により、胃がん悪性化機構を解析する。
これまでの研究により、KTPマウスでは胃粘膜上皮の異形成と限定的な腫瘍性病変が見られるのに対し、WKTPマウスでは浸潤性胃がんが発生し、リガンド依存的なWntシグナル活性化が原発巣胃がん発生に重要である事を明らかにした。さらに、KTPオルガノイドは転移性を獲得していないのに対して、WKTPオルガノイドは脾臓移植により肝転移巣を高頻度に形成することから、外因性WntリガンドによるWnt活性化は、転移巣形成にも重要な役割を果たすことが明らかとなった

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Kras G12D変異(K)、Tgfbr2欠損(T)、Trp53 R270H変異(P)の3種類のドライバー遺伝子変異をさまざまな組み合わせで導入したマウスを作製した。これらのマウスと、胃粘膜上皮細胞でWntリガンド発現するK19-Wntマウスを交配し、各遺伝子変異マウス胃粘膜の病理解析により、以下の結果を得た。すなわち、KTP遺伝子変異マウスでは、胃粘膜上皮の粘液細胞化生と壁細胞の消失に加えて、軽度の異形成が見られたが、腫瘍性変化はほとんど見られなかった。一方でWntリガンド依存的にWntを活性化したWKTPマウスでは、胃粘膜で異形を伴う腫瘍細胞の増殖が認められ、粘膜下浸潤をともなう胃がんを発生した。
さらに、R5年度の研究により、KTPおよびWKTPマウス胃粘膜からオルガノイドを樹立し、それぞれマウス脾臓に移植して、肝転移巣形成について病理学的解析を行なった。その結果、KTPオルガノイドは肝臓類洞に到達しても生着せず、2週間後には腫瘍細胞が消失していたのに対して、WKTPオルガノイドは、肝臓類洞に到達後、線維化をともなう微小環境を形成して高頻度に転移巣を形成した。この結果により、外因性WntリガンドによるWnt活性化は、転移巣形成に重要な役割を果たすことが明らかとなった。そこで、内因性Wntシグナル活性化でも同様の転移巣形成効果が認められるか、検証するために、Apc遺伝子をCRISPR/Cas9で欠損させたKTP細胞(A-KTP細胞)を作製した。これまでに得られた予備的結果では、A-KTP細胞を脾臓に移植しても肝転移巣を形成しないことから、Wntリガンドによる間質細胞への作用が、転移巣形成に関与する可能性が考えられた。

今後の研究の推進方策

これまでの研究により、外因性Wntリガンド依存的なWntシグナル活性化は、ドライバー変異をともなう胃粘膜上皮細胞の異形成変化を誘導し、原発巣での浸潤性胃がん発生に重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに、腫瘍細胞が血流を介して肝臓類洞に到達した後の、微小環境形成と転移巣形成にも重要であることが明らかとなった。転移巣形成に、腫瘍細胞自身の内因性Wnt活性化が必要かを検証するため、Apc遺伝子を欠損したA-KTPオルガノイドを樹立して検証実験を始めており、R6年度は継続してA-KTPによる転移巣形成能について、移植実験と病理学的解析により検証する。
さらに、これまでのA-KTP移植による予備的結果から、肝臓の間質細胞でのWnt活性化が重要である可能性が考えられたため、WntリガンドcDNAの発現ベクターをKTP細胞に導入し、新たにW-KTP細胞を構築する。そして、KTP細胞とW-KTP細胞をそれぞれマウスに脾臓移植し、肝転移巣形成について病理学的解析を実施する。KTPが転移しないのに対して、Wntリガンドを発現するW-KTPが転移能を獲得した場合、こ外因性Wntリガンドによる間質細胞でのWntシグナル活性化が、胃がん転移巣形成に必要である可能性が示唆され、A-KTP細胞が転移巣を形成しない結果とも一致する。以上は、本研究開始当初は予想していなかった、重要な発見となる。
以上の結果が得られた場合、転移巣間質で実際にWntシグナルが活性化しているのかについて、WKTP細胞の転移巣組織標本を用いた、空間トランスクリプトーム解析を実施して検証する。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 17件) 図書 (7件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] IRCCS San Raffaele Scientific Institute(イタリア)

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      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Gain-of-Function p53 Mutation Acts as a Genetic Switch for TGFβ Signaling-Induced Epithelial-to-Mesenchymal Transition in Intestinal Tumors2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Dong、Nakayama Mizuho、Hong Chang Pyo、Oshima Hiroko、Oshima Masanobu
    • 雑誌名

      Cancer Research

      巻: 84 号: 1 ページ: 56-68

    • DOI

      10.1158/0008-5472.can-23-1490

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      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Genetic and nongenetic mechanisms for colorectal cancer evolution2023

    • 著者名/発表者名
      Kok Sau Yee、Nakayama Mizuho、Morita Atsuya、Oshima Hiroko、Oshima Masanobu
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 114 号: 9 ページ: 3478-3486

    • DOI

      10.1111/cas.15891

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  • [雑誌論文] In Vitro and In Vivo Models for Metastatic Intestinal Tumors Using Genotype-Defined Organoids2023

    • 著者名/発表者名
      Morita Atsuya、Nakayama Mizuho、Oshima Hiroko、Oshima Masanobu
    • 雑誌名

      Methods in Molecular BIology

      巻: 2691 ページ: 19-30

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-3331-1_2

    • ISBN
      9781071633304, 9781071633311
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    • 査読あり
  • [雑誌論文] In vivo macrophage engineering reshapes the tumor microenvironment leading to eradication of liver metastases2023

    • 著者名/発表者名
      Kerzel T、Giacca G、Beretta S、Bresesti C、Notaro M
    • 雑誌名

      Cancer Cell

      巻: 41 号: 11 ページ: 1892-1910.e10

    • DOI

      10.1016/j.ccell.2023.09.014

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Frequent loss of metastatic ability in subclones of <i>Apc</i> , <i>Kras</i> , <i>Tgfbr2</i> , and <i>Trp53</i> mutant intestinal tumor organoids2023

    • 著者名/発表者名
      Morita Atsuya、Nakayama Mizuho、Wang Dong、Murakami Kazuhiro、Oshima Masanobu
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 114 号: 4 ページ: 1437-1450

    • DOI

      10.1111/cas.15709

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      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nano-scale physical properties characteristic to intestinal cancer cells identified by high speed-scanning ion conductance microscope2022

    • 著者名/発表者名
      D. Wang, L. Sun, S. Okuda, D. Yamamoto, M. Nakayama, H. Oshima, H. Saito, Y. Kouyama, K. Mimori, T. Ando, S. Watanabe, M. Oshima
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 280 ページ: 121256-121256

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2021.121256

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      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of RNF43 frameshift mutations that drive Wnt ligand‐ and R‐spondin‐dependent colon cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Daisuke、Oshima Hiroko、Wang Dong、Takeda Haruna、Kita Kenji、Lei Xuelian、Nakayama Mizuho、Murakami Kazuhiro、Ohama Takashi、Takemura Hirofumi、Toyota Mutsumi、Suzuki Hiromu、Inaki Noriyuki、Oshima Masanobu
    • 雑誌名

      The Journal of Pathology

      巻: 257 号: 1 ページ: 39-52

    • DOI

      10.1002/path.5868

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stem Cells, Helicobacter pylori, and Mutational Landscape: Utility of Preclinical Models to Understand Carcinogenesis and to Direct Management of Gastric Cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Liabeuf Dylan、Oshima Masanobu、Stange Daniel E.、Sigal Michael
    • 雑誌名

      Gastroenterology

      巻: 162 号: 4 ページ: 1067-1087

    • DOI

      10.1053/j.gastro.2021.12.252

    • 関連する報告書
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    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Genetic Alterations and Microenvironment that Drive Malignant Progression of Colorectal Cancer: Lessons from Mouse and Organoid Models2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Mizuho、Wang Dong、Kok Sau Yee、Oshima Hiroko、Oshima Masanobu
    • 雑誌名

      Journal of Cancer Prevention

      巻: 27 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.15430/jcp.2022.27.1.1

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  • [学会発表] Genetically engineered tumor-derived organoid models to examine the metastasis mechanism of gastrointestinal cancer2023

    • 著者名/発表者名
      Oshima H, Kok SY, Nakayama M, Ikeda Y, Matsunaga YT, Oshima M.
    • 学会等名
      41st Sapporo International Cancer Symposium
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    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gain-of-function mutant p53 for activin signaling-induced epithelial-to-mesenchymal transition (EMT)2023

    • 著者名/発表者名
      Oshima M
    • 学会等名
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      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identification of genotype-linked nano-scale physical properties of intestinal tumor cells2023

    • 著者名/発表者名
      Oshima M
    • 学会等名
      7th WPI-NanoLSI International Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Organoid experiments to understand the metastasis mechanism2023

    • 著者名/発表者名
      Oshima M
    • 学会等名
      5th National Cancer Center (NCC)-GCSP Inter-Academy Cancer Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Collective migration and polyclonal metastasis mechanism2023

    • 著者名/発表者名
      Oshima M
    • 学会等名
      Seoul International Gastric Cancer Forum 2023
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      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 腸管腫瘍の悪性化におけるKrasG12D変異の役割2023

    • 著者名/発表者名
      大島正伸
    • 学会等名
      京都大学iCeMSシンポジウム,変異KRAS分子標的薬の開発と将来への展望
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cancer evolution by positive and negative selection2023

    • 著者名/発表者名
      Oshima M, Kok SY, Wang D, Nakayama M, Oshima H
    • 学会等名
      第20回幹細胞シンポジウム
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    • 招待講演
  • [学会発表] マウス胃がんオルガノイドによるWntリガンド依存的な悪性化機構の検討2023

    • 著者名/発表者名
      大島浩子,古谷裕一郎,中山瑞穂,稲木紀幸,大島正伸
    • 学会等名
      第82回日本癌学会学術総会
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    • 招待講演
  • [学会発表] 消化器がん発生と悪性化進展を促進する炎症性微小環境2023

    • 著者名/発表者名
      大島正伸
    • 学会等名
      第15回In vivo実験医学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling polyclonal metastasis of colon cancer by organoids2022

    • 著者名/発表者名
      Oshima M
    • 学会等名
      115th Annual Meeting of American Association of Cancer Research
    • 関連する報告書
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    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preclinical model of cholangiocarcinoma by cooperation of oncogenic activation and COX-2/PGE2-assocaited inflammation2022

    • 著者名/発表者名
      Oshima H, Nakayama M, and Oshima M
    • 学会等名
      7th JCA-AACR Special Joint Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polyclonal metastasis of genetically and phenotypically distinct intestinal tumor oganoids2022

    • 著者名/発表者名
      Oshima M
    • 学会等名
      12th AACR-JCA Joint Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 大腸がんのポリクローナル転移と線維性微小環境2022

    • 著者名/発表者名
      大島正伸
    • 学会等名
      第46回日本リンパ学会総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 消化器がんの発生と悪性化における宿主反応 マウスモデルからの知見2022

    • 著者名/発表者名
      大島正伸
    • 学会等名
      第26回日本がん分子標的治療学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 消化器がんの発生・悪性化における炎症反応2022

    • 著者名/発表者名
      大島正伸
    • 学会等名
      第124回北海道癌談話会シンポジウム
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      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Wnt signaling-dependent malignant progression of gastric cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Oshima H, Nakayama M, Terakado Y, Oshima M
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling development and malignant progression of intestinal tumors in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Oshima M, Wng D, Nakayama M, Oshima H
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The mechanisms of Wnt hyperactivation in intestinal tumor cells that carry gain-of-function p53 mutation2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama M, Oshima H, Oshima M
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
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  • [学会発表] Activin promote intestinal tumor cell metastasis by interacting with gain-of-function mutant p532022

    • 著者名/発表者名
      Wang D, Nakayama M, Oshima H, Oshima M
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
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    • 著者名/発表者名
      Morita A, Nakayama M, Oshima H, Oshima M
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
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      2022 実績報告書
  • [学会発表] マウスモデルから見る消化器がんの発生と悪性化2022

    • 著者名/発表者名
      大島正伸
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  • [図書] リンパ学2023

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    • 出版者
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      大島浩子,中山瑞穂,大島正伸
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    • 出版者
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      2022 実績報告書
  • [図書] 実験医学「臨床実装が進む次世代がんバイオマーカー」2022

    • 著者名/発表者名
      中山瑞穂,大島正伸
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    • 出版者
      羊土社
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] 医学のあゆみ2022

    • 著者名/発表者名
      大島浩子,中山瑞穂,大島正伸
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      医歯薬出版
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] Bio Clinica2022

    • 著者名/発表者名
      大島正伸
    • 総ページ数
      6
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    • 関連する報告書
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  • [図書] 実験医学2022

    • 著者名/発表者名
      大島正伸
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      羊土社
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      2022 実績報告書
  • [備考] 金沢大学がん進展制御研究所 腫瘍遺伝学研究分野HP

    • URL

      http://genetics.w3.kanazawa-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
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  • [備考] 金沢大学がん進展制御研究所 腫瘍遺伝学研究分野HP

    • URL

      http://genetics.w3.kanazawa-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-06-20  

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