機能獲得型変異ｐ53が制御する癌幹細胞化の解明と治療戦略の確立

• 研究課題/領域番号: 22K19577
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分55:恒常性維持器官の外科学およびその関連分野
• 研究機関: 公立学校共済組合九州中央病院(臨床研究センター)
• 研究代表者: 前原 喜彦 公立学校共済組合九州中央病院(臨床研究センター), 臨床研究センター, 主任研究員 (80165662)
• 研究分担者: 北尾 洋之 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 教授 (30368617) ; 飯森 真人 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 准教授 (20546460) ; 沖 英次 九州大学, 医学研究院, 准教授 (70380392)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 癌幹細胞化 / 機能獲得型p53変異 / 遺伝子発現プロファイル / エピゲノム異常 / p53変異細胞株パネル / ｐ53機能獲得型変異 / p53機能獲得型変異 / 癌の浸潤・転移

研究開始時の研究の概要

再発と転移は癌の克服を難しくさせているが，原因の一つに抗癌剤治療に抵抗性を示す癌幹細胞が考えられる。癌の癌幹細胞化のメカニズムのひとつにエピゲノム異常が関与すると考えられ，癌抑制遺伝子p53機能獲得型変異体がエピゲノム異常を起こすことで癌の増殖を亢進させることが報告された。本研究はp53変異体が癌幹細胞化にどのような影響を与えるかを基礎研究で明らかにし，さらに臨床検体による大型コホートを用いてp53変異と癌幹細胞の関連性を明らかにすることで，p53変異ステータスが癌幹細胞の特性決定に起因するという従来とは全く異なる視点からの新規癌幹細胞形成モデルの提唱に挑戦する。

研究実績の概要

癌の克服を難しくさせる原因の一つに，抗癌剤治療に抵抗性を示す癌幹細胞が考えられる。最近p53機能獲得型変異体がエピゲノム異常によりクロマチン制御因子の発現上昇を誘導し，その結果癌の増殖を亢進させることが示された。本研究はp53機能獲得型変異体が与える遺伝子発現変動に着目してp53変異と癌幹細胞の関連性を明らかにすることで，p53変異ステータスが癌幹細胞の特性決定に起因するという従来とは全く異なる視点からの新規癌幹細胞形成モデルの提唱に挑戦した。
まず本研究計画に必要なp53変異細胞株パネルを構築するために野生型p53遺伝子をもつHCT116細胞を親株としたゲノム編集技術によりp53欠損および異なる2種類のp53機能獲得型ミスセンス変異（R175H，R248Q変異）のノックイン細胞を樹立した。これらの細胞では，機能獲得型変異p53が特異的に結合することが知られている転写因子ETS2との結合が確認された。また遺伝子発現プロファイルの変化RNA-seq解析より検証し，ヒートマップやprincipal component analysis (PCA)による比較でもｐ53の野生型，欠損株，機能獲得型ミスセンス変異株の間に明確な違いが観察された。遺伝子オントロジーエンリッチメント解析により，p53欠損と機能獲得型ミスセンス変異細胞の間には特徴的な変動因子が検出され，特にアミノ酸代謝をはじめとするがん代謝に関わる遺伝子発現の増加が認められておりp53機能獲得型変異体における癌幹細胞性の検証に有用であることが期待される。
またp53機能獲得型変異は放射線やある種の抗がん剤への耐性に寄与することが報告されているが，本研究で樹立したp53変異細胞株パネルを用いた検証より，ヌクレオシドアナログFTDは前述した遺伝子発現プロファイルの変化に影響を受けることなく殺細胞効果が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Mutational spectrum of TP53 gene correlates with nivolumab treatment efficacy in advanced gastric cancer (TP53MUT study) (2023)
  • 著者名/発表者名: Ando Koji、Nakamura Yoshiaki、Narita Yukiya、Hara Hiroki、Ohta Takashi、Esaki Taito、Hamamoto Yasuo、Kato Ken、Yamamoto Yoshiyuki、Minashi Keiko、Ohtsubo Koushiro、Izawa Naoki、Kawakami Hisato、Kato Takeshi、Satoh Taroh、Okano Naohiro、Tsuji Akihito、Yamazaki Kentaro、Yoshino Takayuki、Maehara Yoshihiko、Oki Eiji
  • 雑誌名: British Journal of Cancer 巻: 129 号: 6 ページ: 1032-1039
  • DOI: 10.1038/s41416-023-02378-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lineage of drug discovery research on fluorinated pyrimidines: chronicle of the achievements accomplished by Professor Setsuro Fujii (2023)
  • 著者名/発表者名: Maehara Yoshihiko、Oki Eiji、Kitao Hiroyuki、Iimori Makoto、Makino Kunio、Takechi Teiji、Sagara Takeshi、Miyadera Kazutaka、Matsuoka Kazuaki、Wakasa Takeshi、Ochiiwa Hiroaki、et al.
  • 雑誌名: International Journal of Clinical Oncology 巻: 28 号: 5 ページ: 613-624
  • DOI: 10.1007/s10147-023-02326-w
• [雑誌論文] The anti-tumor effect of trifluridine via induction of aberrant mitosis is unaffected by mutations modulating p53 activity (2023)
  • 著者名/発表者名: Wakasa Takeshi、Iimori Makoto、Nonaka Kentaro、Oki Eiji、Maehara Yoshihiko、Kitao Hiroyuki et al.
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/2023.08.30.555463
• [雑誌論文] Trifluridine/tipiracil+bevacizumab (BEV) vs. fluoropyrimidine-irinotecan+BEV as second-line therapy for metastatic colorectal cancer: a randomised noninferiority trial (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuboki Y, Terazawa T, Masuishi T, Nakamura M, Watanabe J, Ojima H, Makiyama A, Kotaka M, Hara H, Kagawa Y, Sugimoto N, Kawakami H, Takashima A, Kajiwara T, Oki E, Sunakawa Y, Ishihara S, Taniguchi H, Nakajima TE, Morita S, Shirao K, Takenaka N, Ozawa D, Yoshino T.
  • 雑誌名: British Journal of Cancer 巻: 128 号: 10 ページ: 1897-1905
  • DOI: 10.1038/s41416-023-02212-2
• [雑誌論文] CD44v3,8‐10 is essential for Slug‐dependent <i>vimentin</i> gene expression to acquire TGF‐β1‐induced tumor cell motility (2022)
  • 著者名/発表者名: Qiu Shichao、Iimori Makoto、Edahiro Keitaro、Fujimoto Yoshiaki、Matsuoka Kazuaki、Oki Eiji、Maehara Yoshihiko、Mori Masaki、Kitao Hiroyuki
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 号: 8 ページ: 2654-2667
  • DOI: 10.1111/cas.15353
• [雑誌論文] Lack of impact of the <scp>ALDH2</scp> rs671 variant on breast cancer development in Japanese <scp>BRCA1</scp> /2‐mutation carriers (2022)
  • 著者名/発表者名: Mori Tomoharu、Takata Minoru et al.
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: 12 号: 6 ページ: 6594-6602
  • DOI: 10.1002/cam4.5430
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] p53機能欠損細胞におけるトリフルリジン誘導性DNA複製ストレスによる細胞毒性効果のメカニズム Mechanisms of cytotoxicity of trifluridine-induced DNA replication stress in p53 deficient cells (2024)
  • 著者名/発表者名: 飯森真人，若狹武司，野中謙太朗，菊竹智恵，須山幹太，小武内尚，松岡和明，沖英次，前原喜彦，北尾洋之
  • 学会等名: 第83回 日本癌学会学術総会
• [学会発表] The significance of ATR as a therapeutic target in combination with DNA replication stress-inducing drugs (2023)
  • 著者名/発表者名: 北尾洋之、野中謙太朗、飯森真人、沖英次
  • 学会等名: 19th Ataxia Telagiectasia Workshop
• [学会発表] DNA複製ストレス誘導性抗がん剤との併用における治療標的としてのATR制御の意義 (2022)
  • 著者名/発表者名: 飯森真人、野中謙太朗、北尾洋之
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] p53機能欠損細胞におけるトリフルリジン誘導性DNA複製ストレスによる細胞毒性効果のメカニズム (2022)
  • 著者名/発表者名: 飯森真人、若狹武司、野中謙太朗、菊竹千恵、須山幹太、小武内尚、松岡和明、沖英次、前原喜彦、北尾洋之
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] DNA複製ストレス誘導性抗がん剤との併用における治療標的としてのATR制御の意義 (2022)
  • 著者名/発表者名: 野中謙太朗、飯森真人、北尾洋之
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] フッ化ピリミジン系抗癌剤をサイエンスする (2022)
  • 著者名/発表者名: 前原 喜彦
  • 学会等名: 第122回日本外科学会定期学術集会