肺がん低酸素環境適応機構に起因した治療抵抗性の解明と新規標的治療法開発

• 研究課題/領域番号: 23K07607
• 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53030:呼吸器内科学関連
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 山田 忠明 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00507048)
• 研究分担者: 高山 浩一 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50274444) ; 徳田 深作 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (00433277)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 肺がん / 低酸素血症 / 治療抵抗性 / がん分子標的薬

研究開始時の研究の概要

本研究では、EGFR遺伝子変異陽性肺がんのEGFR阻害薬治療を研究対象に「腫瘍微小環境に起因する治療抵抗性細胞の生存に関わるキナーゼ経路」を明らかにする。具体的には、肺がん腫瘍微小環境のうち、特に低酸素環境応答機構に焦点を絞り、研究を進めていく。　低酸素環境により誘導される治療　抵抗性細胞の生存に関わる分子機構の解明を進め、1)標的阻害薬を併用することで抵抗性の克服を目指す、2)治療前診断の有用性について検討を行う。これらの研究成果を基に、腫瘍微小環境由来の治療抵抗性に　対する新たな標的治療・診断法の　開発を目指す。

研究実績の概要

本研究では、EGFR遺伝子変異陽性肺がんのEGFR阻害薬治療を研究対象に「腫瘍微小環境に起因する治療抵抗性細胞の生存に関わるキナーゼ経路」を明らかにする。具体的には、肺がん腫瘍微小環境のうち、特に低酸素環境応答機構に焦点を絞り、研究を進めていく。 低酸素環境により誘導される治療 抵抗性細胞の生存に関わる分子機構の解明を進め、1)標的阻害薬を併用することで抵抗性の克服を目指す、2)治療前診断の有用性について検討を行う。これらの研究成果を基に、腫瘍微小環境由来の治療抵抗性に対する新たな標的治療・診断法の開発を目指す。
本研究の目的は、臨床への橋渡し研究として、腫瘍微小環境に由来するEGFR肺がんのEGFR阻害薬抵抗性キナーゼ経路を解明し、新規治療・診断法へ発展させることである。具体的には、①低酸素環境下で治療導入時に誘導される生存細胞内でのキナーゼ経路を介した生存調節機構を解明し、その克服法を開発する、②低酸素環境応答由来の治療抵抗性細胞の出現を予測しうる鍵分子を同定し、臨床検体でその意義を検証する。

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

複数のEGFR肺がん細胞を用いて、低酸素条件においてオシメルチニブ治療に付加的な阻害効果を示す標的を探索するため、約700種類のキナーゼsiRNA Libraryを用いた標的スクリーニング、リン酸化アレイを用いた網羅的解析を通じて、標的キナーゼを同定した。
加えて、低酸素環境下にて、高濃度のオシメルチニブ長期間暴露後に生存しえた治療抵抗性細胞の作成に成功し、治療抵抗性に関わるキナーゼ経路の活性化の阻害が細胞増殖抑制効果を示した。
以上の研究成果を得ており、当初の予定通りの研究進捗が得られている。

今後の研究の推進方策

今年度の研究成果を受け、以下の追加検討を進める。
1) 治療抵抗性の予測因子の探索：調節機構のシグナル伝達に 関わる発現解析を行い、本併用効果を予測しうる分子機構の同定を試みる。
2) マウス皮下移植モデルを用いた検討:EGFR肺がん細胞を免疫不全マウスに皮下接種し、腫瘍形成後にオシメルチニブと治療抵抗性キナーゼ阻害薬の併用治療による効果・毒性について、経時的な腫瘍体積、マウス体重および表現型を用いて評価する。
3) 肺がん手術検体を用いた効果予測因子の評価:EGFR肺がん患者30症例の手術検体を対象に、治療抵抗性に関わる鍵分子および関連蛋白、低酸素環境関連蛋白について、その強度や腫瘍内局在を免疫染色法にて評価し、患者背景や治療効果との相関を解析し、その臨床的意義を検証する。

研究成果

• [雑誌論文] AXL signal mediates adaptive resistance to KRAS G12C inhibitors in KRAS G12C-mutant tumor cells. (2024)
  • 著者名/発表者名: Morimoto K, Yamada T, Hirai S, Katayama Y, Fukui S, Sawada R, Tachibana Y, Matsui Y, Nakamura R, Ishida M, Kawachi H, Kunimasa K, Sasaki T, Nishida M, Furuya N, Watanabe S, Shiotsu S, Nishioka N, Horinaka M, Sakai T, Uehara H, Yano S, Son BK, Tokuda S, Takayama K.
  • 雑誌名: Cancer Lett 巻: 587 ページ: 216692-216692
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2024.216692
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of combined therapeutic targeting of AXL and ATR on pleural mesothelioma cells (2024)
  • 著者名/発表者名: Hirai S, Yamada T, Katayama Y, Ishida M, Kawachi H, Matsui Y, Nakamura R, Morimoto K, Horinaka M, Sakai T, Sekido Y, Tokuda S, Takayama K
  • 雑誌名: Mol Cancer Ther 巻: 23 号: 2 ページ: 212-222
  • DOI: 10.1158/1535-7163.mct-23-0138
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of Tumor Heterogeneity Through AXL Activation in Primary Resistance to EGFR Tyrosine Kinase Inhibitors. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura R, Fujii H, Yamada T, Matsui Y, Yaoi T, Honda M, Tanaka N, Miyagawa-Hayashino A, Yoshimura A, Morimoto K, Iwasaku M, Tokuda S, Kim YH, Konishi E, Itoh K, Takayama K.
  • 雑誌名: JTO Clin Res Rep 巻: 4 号: 6 ページ: 100525-100525
  • DOI: 10.1016/j.jtocrr.2023.100525
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Targeting AXL and MCL-1 to eradicate Lazertinib tolerance in EGFR-mutated NSCLC cells (2024)
  • 著者名/発表者名: Tadaaki Yamada, Yohei Matsui, Koichi Takayama
  • 学会等名: アメリカ癌学会 2024
  • 国際学会
• [学会発表] がん分子標的薬抵抗性を標的とした治療法開発 (2024)
  • 著者名/発表者名: 山田忠明
  • 学会等名: 第21回日本臨床腫瘍学会学術集会
• [学会発表] AXLを標的としたEGFR遺伝子変異肺がんの初期併用治療法の臨床開発に向けた取り組み (2023)
  • 著者名/発表者名: 山田忠明、矢野聖二、髙山浩一
  • 学会等名: 第64回日本肺癌学会総会
• [学会発表] Role of AXL activation on adaptive resistance to KRAS-G12C inhibitors in KRAS-G12C-mutated non-small cell lung cancer (2023)
  • 著者名/発表者名: Tadaaki Yamada, Kenji Morimoto, Soichi Hirai, Yuki Katayama, Kei Kunimasa, Takaaki Sasaki, Naoki Furuya, Satoshi Watanabe, Shinsuke Shiotsu, Hisanori Uehara, Koichi Takayama
  • 学会等名: 欧州臨床腫瘍学会 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of p53 and AXL expressions on the efficacy of ICI-based therapy in patients with EGFR mutated lung cancer after osimertinib (2023)
  • 著者名/発表者名: Tadaaki Yamada, Kenji Morimoto, Koichi Azuma, Yasuhiro Goto, Taishi Harada, Shinsuke Shiotsu, Nobuyo Tamiya, Yusuke Chihara, Takayuki Takeda, Osamu Hiranuma, Isao Hasegawa, Koichi Takayama
  • 学会等名: IASLC2023 World Conference on Lung Cancer
  • 国際学会