可視化がん幹細胞による細胞競合の解析と根治的癌治療開発

• 研究領域: 細胞競合：細胞社会を支える適者生存システム
• 研究課題/領域番号: 15H01484
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 田中 真二 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30253420)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 癌 / 癌幹細胞 / エピゲノム / ヒストン修飾 / 転移 / アミノ酸 / オートファジー / トランスレーショナルリサーチ / 遺伝子 / ゲノム / シグナル伝達 / 薬剤耐性 / 再生医療

研究実績の概要

本研究は癌幹細胞の細胞競合作用の分子的基盤解析とその臨床応用への展開という二つの視点を特徴とする。
飢餓状態における癌幹細胞の細胞競合優位性が示唆されているが、分子機序には不明な点が多い。本研究ではアミノ酸欠乏状態における細胞競合について解析した。まずゲノム編集レンチウイルスを構築し、癌抑制遺伝子Xをノックアウト(KO)したヒト肝癌細胞を作成した。X-KOヒト肝癌細胞は、通常環境下では細胞増殖は変化しないが、分岐鎖アミノ酸ロイシン欠乏状態において優位性を示し細胞増殖が維持されることを見出した。アミノ酸欠乏によってオートファジーが誘導され、オートファジーの選択的分解基質であるp62が低下するが、X-KOヒト肝癌細胞ではオートファジーが阻害されておりp62蛋白の蓄積を認めた。p62は酸化ストレスを低下させ、細胞死を抑制する機能を持つことが報告されている。X-KOヒト肝癌細胞ではロイシン欠乏状態でもオートファジー誘導が遅延し、p62が保持されて酸化ストレス抵抗性が亢進することが示された。
さらにTET-ONシステムを用いてX発現誘導ヒト肝癌細胞を作成した。ドキソルビシン投与によりX発現を誘導すると、p62が漸減しin vitro細胞増殖の阻害およびin vivo腫瘍形成の抑制を認めた。また肝癌臨床検体を用いた解析では、X発現低下を半数以上に認め、p62発現との負の相関を検出した。X低下症例は、全生存率および無再発生存率の何れにおいても予後不良を呈し、多変量解析の結果 独立した予後不良規定因子であることを証明した。
肝癌患者のほとんどは慢性肝障害を合併し、特に分岐鎖アミノ酸欠乏を認める。分岐鎖アミノ酸欠乏状態においてX低下肝癌は代謝競合を示すことが明らかとなり、競合的優位性による新たな癌進展メカニズムの存在を示した。アミノ酸代謝制御を用いた癌治療開発への応用が期待できる画期的成果である。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Peking University(China)
• [国際共同研究] Seoul National University(韓国)
• [雑誌論文] Acquired resistance with epigenetic alterations under long-term anti-angiogenic therapy for hepatocellular carcinoma. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohata Y, Akiyama Y, Shimada S, Mogushi K, Nakao K, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Tanabe M, Tanaka S.
  • 雑誌名: Molecular Cancer Therapeutics 巻: in press 号: 6 ページ: 1155-1165
  • DOI: 10.1158/1535-7163.mct-16-0728
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ARID2 modulates DNA damage response in human hepatocellular carcinoma cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Oba A, Shimada S, Akiyama Y, Nishikawaji T, Mogushi K, Ito H, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Asahara H, Kaida A, Miura M, Tanabe M, Tanaka S.
  • 雑誌名: Journal of Hepatology 巻: in press 号: 5 ページ: 942-951
  • DOI: 10.1016/j.jhep.2016.12.026
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular pathogenesis and targeted therapy of pancreatic cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S.
  • 雑誌名: Annals of Surgical Oncology 巻: 23 号: S2 ページ: 197-205
  • DOI: 10.1245/s10434-015-4463-x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dominant Expression of DCLK1 in Human Pancreatic Cancer Stem Cells Accelerates Tumor Invasion and Metastasis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito H, Tanaka S, Akiyama Y, Shimada S, Adikrisna R, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Arii S, Yamaoka S, Tanabe M.
  • 雑誌名: Plos One 巻: - 号: 1 ページ: e0146564-e0146564
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0146564
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proteasome activity is required for the initiation of precancerous pancreatic lesions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Furuyama T, Tanaka S, Shimada S, Akiyama Y, Matsumura S, Mitsunori Y, Aihara A, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Fukamachi H, Arii S, Kawaguchi Y, Tanabe M.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 27044-27044
  • DOI: 10.1038/srep27044
  • NAID: 120006775931
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Autophagy controls centrosome number by degrading Cep63. (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Honda S, Konishi A, Satoko Arakawa S, Murohashi M, Yamaguchi H, Torii S, Tanabe M, Tanaka S, Warabi E, Shimizu S.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 13508-13508
  • DOI: 10.1038/ncomms13508
  • NAID: 120007129257
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cancer stem-like properties in colorectal cancer cells with low proteasome activity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Munakata K, Uemura M, Tanaka S, Kawai K, Kitahara T, Miyo M, Kano Y, Nishikawa S, Fukusumi T, Takahashi Y, Hata T, Nishimura J, Takemasa I, Mizushima T, Ikenaga M, Kato T, Murata K, Carethers JM, Yamamoto H, Doki Y, Mori M.
  • 雑誌名: Clinical Cancer Research 巻: 22 号: 21 ページ: 5277-5286
  • DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-15-1945
  • 査読あり
• [雑誌論文] CD73 as a therapeutic target for pancreatic neuroendocrine tumor stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsuta E, Tanaka S, Mogushi K, Shimada S, Akiyama Y, Aihara A, Matsumura S, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Fukamachi H, Tanaka H, Nakayama K, Arii S, Tanabe M.
  • 雑誌名: International Journal of Oncology 巻: 48 号: 9 ページ: 657-69
  • DOI: 10.1007/s00535-015-1159-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dominant expression of DCLK1 in human pancreatic cancer stem cells accelerates tumor invasion and metastasis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito H, Tanaka S, Akiyama Y, Shimada S, Adikrisna R, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Arii S, Yamaoka S, Tanabe M.
  • 雑誌名: PloS One 巻: 11(1)
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reduced expression of SET7/9, a histone mono-methyltransferase, is associated with gastric cancer progression. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Y, Koda Y, Byeon S, Shimada S, Nishikawaji T, Sakamoto A, Chen Y, Kojima K, Kawano T, Eishi Y, Deng D, Kim WH, Zhu WG, Yuasa Y, Tanaka S.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 7(4) 号: 4 ページ: 3966-3983
  • DOI: 10.18632/oncotarget.6681
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cancer stem cells as therapeutic targets of hepato-biliary-pancreatic cancers. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S.
  • 雑誌名: Journal of Hepato-Biliary-Pancreatic Sciences 巻: in press 号: 7 ページ: 531-537
  • DOI: 10.1002/jhbp.248
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA methylation at hepatitis B viral integrants is associated with methylation at flanking human genomic sequences. (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Yamamoto H, Oikawa R, Toyota M, Yamamoto M, Kokudo N, Tanaka S, Arii S, Yotsuyanagi H, Koike K, Itoh F.
  • 雑誌名: Genome Research 巻: 25(3) 号: 3 ページ: 328-337
  • DOI: 10.1101/gr.175240.114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DNA methylation in the exon 1 region and complex regulation of Twist1 expression in gastric cancer. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto A, Akiyama Y, Shimada S, Zhu W-G, Yuasa Y, Tanaka S.
  • 雑誌名: PloS One 巻: 10(12) 号: 12 ページ: e0145630-e0145630
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0145630
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] シンポジウム：臨床検体のゲノム解析に基づいた遺伝子改変およびゲノム編集技術の臨床応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、島田周、古山貴基、大庭篤志、茂櫛薫、秋山好光、水野裕貴、小川康介、深町博史、伊藤浩光、光法雄介、松村聡、藍原有弘、伴大輔、落合高徳、工藤篤、川口義弥、田邉稔
  • 学会等名: 第116回日本外科学会定期学術集会
  • 発表場所: リーガロイヤルホテル大阪（大阪府、大阪市）
• [学会発表] シンポジウム：肝癌の幹細胞性解析とゲノム編集技術を用いた治療応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、藍原有弘、田邉稔
  • 学会等名: 第102回日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] シンポジウム：肝がん個別化分類に基づいた生体内バイオマーカーの同定による新規分子標的治療の開発と臨床展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、佐藤公太、田邉稔
  • 学会等名: 第52回日本肝臓学会総会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都、新宿区）
• [学会発表] シンポジウム：肝胆膵がん個別化分類に基づいた癌幹細胞の治療抵抗性機序の解明と治療展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、伊藤浩光、古山貴基、藍原有弘、松村聡、光法雄介、伴大輔、落合高徳、工藤篤、田邊稔
  • 学会等名: 第72回日本消化器外科学会総会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県、徳島市）
• [学会発表] 癌幹細胞のエピジェネティック変化と転移性および治療抵抗性獲得機序 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、島田周、秋山好光
  • 学会等名: 第75回日本癌学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
• [学会発表] ワークショップ：肝癌分子標的薬の生体内感受性バイオマーカー探索と臨床展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、大畠慶映、田邉稔
  • 学会等名: 第14回日本消化器外科学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートピアホテル（兵庫県、神戸市）
• [学会発表] Symposium: Surgical oncology for identification of novel molecular targets in refractory cancers. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S.
  • 学会等名: The 74th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2015-10-09
• [学会発表] Symposium: Molecular pathogenesis and targeted therapy for major vascular invasiveness of hepatocellular carcinoma. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S, Aihara A, Tanabe M.
  • 学会等名: The 13th General Meeting of the Japanese Society of Gastroenterological Surgery
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-10-08
• [学会発表] シンポジウム：難治性消化器癌の幹細胞性解析を基盤とした標的治療の前臨床試験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、島田周、伊藤浩光、古山隆貴、藍原有弘、松村聡、伴大輔、落合高徳、工藤篤、田邉稔.
  • 学会等名: 第71回日本消化器外科学会総会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2015-07-15
• [学会発表] シンポジウム：幹細胞特性の機能的解析に基づいた肝癌標的治療の前臨床試験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、古山隆貴、田邉稔.
  • 学会等名: 第51回日本肝臓学会総会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2015-05-21
• [学会発表] パネルディスカッション：高度脈管侵襲肝細胞癌に対する術後補助療法の意義と分子生物学的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中真二、伊藤浩光、茂櫛薫、小川康介、藍原有弘、松村聡、伴大輔、落合高徳、入江工、工藤篤、田中博、有井滋樹、田邉稔.
  • 学会等名: 第115回日本外科学会定期学術集会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-04-17
• [図書] Human Stem Cell Toxicity (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S.
  • 総ページ数: 299
  • 出版者: Royal Society of Chemistry (London)
• [図書] Cancer stem cells as therapeutic targets. (Human Stem Cell Toxicity; ed. Sherley JL) (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S.
  • 出版者: Royal Society of Chemistry
• [備考]
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/grad/monc/index.html