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網羅的変異タンパク質定量解析に基づく再発大腸癌の診断、治療法開発

研究課題

研究課題/領域番号 23K21392
補助金の研究課題番号 21H02792 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
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
研究機関公益財団法人がん研究会

研究代表者

植田 幸嗣  公益財団法人がん研究会, がんプレシジョン医療研究センター がんオーダーメイド医療開発プロジェクト, プロジェクトリーダー (10509110)

研究分担者 長山 聡  公益財団法人がん研究会, 有明病院 大腸外科, 医員 (70362499)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード大腸がん / エクソソーム / プロテオミクス / バイオマーカー / 体細胞変異
研究開始時の研究の概要

本研究では新鮮大腸癌組織内、およびその培養分泌エクソソーム内に発現している変異タンパク質を独自のプロテオゲノミクス解析により定量的に一斉同定し、術後早期再発例で特異的に発現が認められる細胞内、エクソソーム内変異タンパク質を特定する。また、再発リスク関連変異タンパク質が持つ分子生物学的機能を明らかにすることで新しい機序の再発リスク診断、再発大腸癌治療法の開発に繋げる。

研究実績の概要

本研究は新鮮大腸癌組織内、およびその培養分泌細胞外小胞内(以下細胞外小胞をEVと表記)に発現している変異タンパク質を独自のプロテオゲノミクス解析により定量的に一斉同定し、ここから術後早期再発例で特異的に発現が認められる細胞内、EV内変異タンパク質を特定、再発リスク関連変異タンパク質が持つ分子生物学的機能を明らかにすることで新しい機序の再発リスク診断、再発大腸癌治療法の開発に繋げることを目標とする。
大腸癌組織(正常部、癌部ペア)の全エクソンシークエンス解析から、アミノ酸配列変化を伴う一塩基バリアント(SNV)は272.7 ± 703.8 (22-3082)個、挿入欠失変異は12.4 ± 25.5 (1-113)個検出された。これらの塩基配列情報をアミノ酸配列に変換し、患者ごとの個別化タンパク質配列データベースを作成、癌部組織、および組織培養液由来EVのプロテオゲノミクス解析に供した。その結果、組織からは26.5 ± 18.7 (0-53)本、組織培養液由来EVからは8.4 ± 10.5 (0-23)本の体細胞変異ペプチドが同定された(FDR < 0.01)。後者体細胞変異ペプチドは実際のヒト大腸癌組織が分泌するEVに搭載されうることが分かったので、これらに対して配列が同じで質量が異なる安定同位体標識標準ペプチドを合成し、大腸癌患者血漿からの検出試験に用いた。Parallel Reaction Monitoring法と呼ばれるターゲット高感度質量分析技術を使用し、各種変異ペプチドを最も感度良く検出可能な質量分析パラメータの至適化を行い、検量線の作成、CV(変動係数)< 20%を満たす定量下限値の設定を行った。また、96ウェル自動EV精製システムの構築と評価も実施した。以上の設定を用いて、大腸癌患者経時採取血漿におけるEV中変異タンパク質の絶対定量測定を継続中である。

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

当初計画通り大腸癌組織(正常部、癌部ペア)の全エクソンシークエンス解析、患者ごとの個別化タンパク質配列データベース作成、癌部組織、および組織培養液由来EVのプロテオゲノミクス解析を終え、血漿を用いたバイオマーカー診断能評価試験や分子生物学的機能解析実験に供するターゲットの同定が完了できたため、おおむね順調に進展していると評価できる。

今後の研究の推進方策

大腸癌組織内変異タンパク質については、その変異を持たない大腸癌細胞株における強制発現系、変異を持つ細胞株におけるCRISPR-Cas9ノックアウト系を用いて細胞の増殖や運動能に対する影響を調べる。EV内変異タンパク質については、その輸送標的細胞を線維芽細胞、血管内皮細胞、マクロファージ、T細胞系列、正常大腸上皮細胞に絞り、株化された市販細胞や新鮮組織から単離培養した細胞に変異タンパク質を過剰搭載させたEVを投与して表現型変化とその分子機構を調べる。また、手術時から3ヶ月おきに採取した経時採取血漿検体50例から精製したEVをターゲットLC/MSにより分析し、根治的手術時から再発に至るまで、さらに再発顕在化後の薬物療法経過において同定した変異タンパク質の変動を調査する。以上を通して再発大腸癌に対する新規治療標的分子、再発リスク診断標的分子を同定する。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Frontiers in mass spectrometry-based clinical proteomics for cancer diagnosis and treatment2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshimi Haga, Yuriko Minegishi, Koji Ueda
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 114 号: 5 ページ: 1783-1791

    • DOI

      10.1111/cas.15731

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extracellular vesicles secreted from bone metastatic renal cell carcinoma promote angiogenesis and endothelial gap formation in bone marrow in a time-dependent manner in a preclinical mouse model2023

    • 著者名/発表者名
      Takeda Masashi、Sakamoto Hiromasa、Shibasaki Noboru、Fukui Tomohiro、Magaribuchi Toshihiro、Sumiyoshi Takayuki、Utsunomiya Noriaki、Sawada Atsuro、Goto Takayuki、Kobayashi Takashi、Ueda Koji、Yamasaki Toshinari、Ogawa Osamu、Akamatsu Shusuke
    • 雑誌名

      Frontiers in Oncology

      巻: 13

    • DOI

      10.3389/fonc.2023.1139049

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prospective exosome-focused translational research for afatinib (EXTRA) study of patients with nonsmall cell lung cancer harboring EGFR mutation: an observational clinical study2023

    • 著者名/発表者名
      Takata Saori、Morikawa Kei、Tanaka Hisashi、Itani Hidetoshi、Ishihara Masashi、Horiuchi Kazuya、Kato Yasuhiro、Ikemura Shinnosuke、Nakagawa Hideyuki、Nakahara Yoshiro、Seki Yoshitaka、Bessho Akihiro、Takahashi Nobumasa、Hayashi Kentaro、Endo Takeo、Takeyama Kiyoshi、Maekura Toshiya、Takigawa Nagio、et al.
    • 雑誌名

      Therapeutic Advances in Medical Oncology

      巻: 15 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1177/17588359231177021

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Escherichia coli-Derived Outer Membrane Vesicles Relay Inflammatory Responses to Macrophage-Derived Exosomes2023

    • 著者名/発表者名
      Imamiya Risa、Shinohara Akari、Yakura Daisuke、Yamaguchi Takehiro、Ueda Koji、Oguro Ami、Minamiyama Yukiko、Ichikawa Hiroshi、Horiguchi Yasuhiko、Osada-Oka Mayuko
    • 雑誌名

      mBio

      巻: 14 号: 1

    • DOI

      10.1128/mbio.03051-22

    • 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
  • [雑誌論文] Differential ion mobility mass spectrometry in immunopeptidomics identifies neoantigens carrying colorectal cancer driver mutations2022

    • 著者名/発表者名
      Yuriko Minegishi, Kazuma Kiyotani, Kensaku Nemoto, Yoshikage Inoue, Yoshimi Haga, Risa Fujii, Naomi Saichi, Satoshi Nagayama, Koji Ueda
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 831-831

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03807-w

    • 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] Colorectal cancer–derived CAT1-positive extracellular vesicles alter nitric oxide metabolism in endothelial cells and promote angiogenesis2021

    • 著者名/発表者名
      Ikeda A, Nagayama S, Sumazaki M, Konishi M, Fujii R, Saichi N, Muraoka S, Saigusa D, Shimada H, Sakai Y, Ueda K
    • 雑誌名

      Mol Cancer Res

      巻: 19 号: 5 ページ: 834

    • DOI

      10.1158/1541-7786.mcr-20-0827

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ctProteinによる新たながんリキッドバイオプシーの可能性2023

    • 著者名/発表者名
      植田幸嗣
    • 学会等名
      第7回Liquid Biopsy研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mutated proteome analysis of circulating extracellular vesicles enables sensitive and effective cancer liquid biopsy2023

    • 著者名/発表者名
      Ueda, K.
    • 学会等名
      2023 Asia Pacific Societies for Extracellular Vesicles
    • 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] 臨床検体を用いた最新のマルチオミクス研究2023

    • 著者名/発表者名
      植田幸嗣
    • 学会等名
      第32回日本がん転移学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Proteogenomic identification of circulating mutated proteins in extracellular vesicles.2023

    • 著者名/発表者名
      Ueda, K.
    • 学会等名
      HUPO 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proteogenomic profiling of myxoid liposarcoma2023

    • 著者名/発表者名
      植田幸嗣
    • 学会等名
      第82回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ctProteinによる新たながんリキッドバイオプシーの可能性2022

    • 著者名/発表者名
      植田幸嗣
    • 学会等名
      第7回リキッドバイオプシー研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 血中、尿中エクソソームを利用したがんリキッドバイオプシー技術開発2022

    • 著者名/発表者名
      植田幸嗣
    • 学会等名
      第63回日本臨床細胞学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 循環変異タンパク質を用いた革新的がんリキッドバイオプシー技術開発2022

    • 著者名/発表者名
      植田幸嗣
    • 学会等名
      第42回日本分子腫瘍マーカー研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] がんリキッドバイオプシーの動向と展望2021

    • 著者名/発表者名
      植田幸嗣
    • 学会等名
      第25回日本がん分子標的治療学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 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
      植田幸嗣、吉野孝之
    • 総ページ数
      210
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758104036
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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