食道癌の時空間的オミックス解析による進化と多様性の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04921
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 三森 功士 九州大学, 大学病院, 教授 (50322748)
• 研究分担者: 土岐 祐一郎 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20291445) ; 鈴木 穣 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40323646) ; 宮野 悟 東京大学, 医科学研究所, 教授 (50128104) ; 山本 健 久留米大学, 医学部, 教授 (60274528) ; 伊藤 隆司 九州大学, 医学研究院, 教授 (90201326)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: multi regional analysis / Bioinformatics

研究実績の概要

癌は多様性を構築し、様々な刺激に対して強靭であり、治療に対して難治を示す。とりわけ食道癌は、消化器悪性腫瘍の中で悪性度の高い癌種として知られる。食道癌の悪性度の高さの原因は、一般的に重要臓器が隣接し、リンパ流が豊富であるためと考えられているが、食道癌細胞自体の悪性度の高さも考えられている。様々な癌腫における株化細胞レベルの悪性度の解析はなされているが、実際の原発巣におけるゲノムまたはエピゲノムレベルにおける進化(evolution)について解析し、比較した研究はない。
これまでにわれわれは、(A)大腸癌9症例それぞれについて原発巣におけるゲノム・エピゲノムレベルのにおけるmulti regional analysis (MRA)を行い、多様性を獲得する進化機構を明らかにした(Uchi et al, PLoS Genet, 2016)。他方、われわれは(B)食道癌144例についてのマルチオミクス(Exome、Copy数、メチル化アレイ、発現遺伝子アレイ)解析により、飲酒喫煙のリスク多型と関連する変異遺伝子群を明らかにすると同時に、変異のdriver遺伝子について明らかにした(Sawada et al, Gastroenterology, 2016)。
(A)のMRAに関しては、CCFP(Cancer Cell Fraction Probability)を調べれば、単一検体からでもclonalityが評価できることが判明した。そのため、食道癌に関しては(A)で行ったMRAの手法は用いないこととした。
食道癌の進化及び多様性を評価する上で、腫瘍内のheterogeneityを明らかにすることは極めて重要である。Bioinformatics手法を用いて、(B)の症例横断的データベースの結果に飲酒・喫煙等の疫学情報も合わせた統合解析を行うことにより、多様性因子を解明し、食道癌進化におけるシミュレーションを行う。具体的に以下を明らかにする。
(1)食道癌の進化及び多様性の特徴。(2)食道発癌環境生活因子・関連遺伝子多型とオミクス解析との関係。(3)多様性の数値化による客観的バイオマーカー化の試み。

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

われわれは当初、食道癌におけるゲノムレベルでの進化の解明を行うこととして計画を立案したが、中国・シンガポールと立て続けにそのゲノムレベルの進化について斬新な報告がなされたことから、研究での後塵を拝し、予定の研究のみでは新規性を失ってしまうと考えた。そこで、これまでにわれわれが行なってきた食道癌多数症例におけるExome-seq、コピー数解析、遺伝子発現アレイの結果にエピゲノムデータ解析を加えた、マルチオミクス解析の成果をもとめることと軌道修正をおこなった。
食道癌において、ゲノムのみならずエピゲノムレベルでも発癌・進化に関わる分子機序を解明し、腫瘍間heterogeneityを明らかにすることは極めて重要と考える。われわれの食道癌のExome-seqの結果からも、MLL2、EP300、CREBBP、TET2といったepigenetic regulator geneの変異が発癌に寄与していることが明らかになっている。われわれは、 (B)でExome解析を行なった食道癌症例のうちの90症例について、メチル化アレイ解析を行なった。特にCpG island領域のDNAメチル化ステータスと遺伝子変異、コピー数変異および臨床学的因子との関係性を調べ、プロファイルを作成した。食道癌症例をメチル化ステータスに基づいて複数のサブグループに分類し、それぞれのサブグループの遺伝子学的および臨床学的特徴を明らかにした。また、DNAメチル化とヒストン修飾との関わりを明らかにした(現在、投稿中)。

今後の研究の推進方策

食道癌の進化および多様性を評価する上で、腫瘍のheterogeneityを明らかにすることは極めて重要である。これまでわれわれは、食道癌の多数症例のマルチオミクス解析として、Exome-seq、コピー数解析、遺伝子発現アレイ、メチル化アレイを行ない、その統合解析を行なってきた。今後われわれは、プロテオミクス解析やメタボロミクス解析を行ない、これまでのデータに加えることによって、真のトランスオミクス解析を行う。特にプロテオームに関しては、ゲノム・エピゲノムと統合することにより翻訳レベルでの解明につながり、またプロテオーム単独の解析からも、これまでのゲノム・エピゲノムの解析からは得られなかった表現の違いに着目できる可能性もあり、その解明は喫緊の課題といえる。またさらに、微小環境や免疫寛容についても着目し、トランスオミクス解析で得たデータとの関連性についても解析していく。この統合解析を通じて、食道癌の多様性因子を明らかにし、食道癌進化を決める真の選択圧の解明につながる。

研究成果

• [雑誌論文] Overexpression of CXCR7 Is a Novel Prognostic Indicator in Gastric Cancer (2016)
  • 著者名/発表者名: Nambara S, Iguchi T, Oki E, Tan P, Maehara Y, Mimori K.
  • 雑誌名: Dig Surg. 巻: Epub ページ: Epub
  • DOI: 10.1159/000452977
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] miR-146a Polymorphism (rs2910164) Predicts Colorectal Cancer Patients' Susceptibility to Liver Metastasis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iguchi T, Nambara S, Masuda T, Komatsu H, Ueda M, Kidogami S, Ogawa Y, Hu Q, Sato K, Saito T, Hirata H, Sakimura S, Uchi R, Hayashi N, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Maehara Y, Mimori K.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 11(11) ページ: e0165912
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0165912.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Attenuated RND1 Expression Confers Malignant Phenotype and Predicts Poor Prognosis in Hepatocellular Carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Komatsu H, Iguchi T, Masuda T, Hirata H, Ueda M, Kidogami S, Ogawa Y, Sato K, Hu Q, Nambara S, Saito T, Sakimura S, Uchi R, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Eguchi H, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 24(3) ページ: 850-859.
  • DOI: 10.1245/s10434-016-5573-9.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Somatic mutations in plasma cell-free DNA are diagnostic markers for esophageal squamous cell carcinoma recurrence. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueda M, Iguchi T, Masuda T, Nakahara Y, Hirata H, Uchi R, Niida A, Momose K, Sakimura S, Chiba K, Eguchi H, Ito S, Sugimachi K, Yamasaki M, Suzuki Y, Miyano S, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Oncotarget. 巻: 7(38) ページ: 62280-62291
  • DOI: 10.18632/oncotarget.11409.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 8q24 Polymorphisms and Diabetes Mellitus Regulate Apolipoprotein A-IV in Colorectal Carcinogenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimachi K, Yamaguchi R, Eguchi H, Ueda M, Niida A, Sakimura S, Hirata H, Uchi R, Shinden Y, Iguchi T, Morita K, Yamamoto K, Miyano S, Mori M, Maehara Y, Mimori K.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 23(Suppl 4) ページ: 546-551
  • DOI: 10.1245/s10434-016-5374-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression of PD-L1 and HLA Class I in Esophageal Squamous Cell Carcinoma: Prognostic Factors for Patient Outcome. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito S, Okano S, Morita M, Saeki H, Tsutsumi S, Tsukihara H, Nakashima Y, Ando K, Imamura Y, Ohgaki K, Oki E, Kitao H, Mimori K, Maehara Y.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 23(Suppl 4) ページ: 508-515.
  • DOI: 10.1245/s10434-016-5376-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid diagnosis of lymph node metastasis in breast cancer using a new fluorescent method with γ-glutamyl hydroxymethyl rhodamine green. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinden Y, Ueo H, Tobo T, Gamachi A, Utou M, Komatsu H, Nambara S, Saito T, Ueda M, Hirata H, Sakimura S, Takano Y, Uchi R, Kurashige J, Akiyoshi S, Iguchi T, Eguchi H, Sugimachi K, Kubota Y, Kai Y, Shibuta K, Kijima Y, Yoshinaka... Mimori K.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6:27525 ページ: srep27525
  • DOI: 10.1038/srep27525.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HOXB7 Expression is a Novel Biomarker for Long-term Prognosis After Resection of Hepatocellular Carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Komatsu H, Iguchi T, Masuda T, Ueda M, Kidogami S, Ogawa Y, Nambara S, Sato K, Hu Q, Saito T, Hirata H, Sakimura S, Uchi R, Hayashi N, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Eguchi H, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 36(6) ページ: 2767-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aberrant Methylation of FOXE1 Contributes to a Poor Prognosis for Patients with Colorectal Cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimachi K, Matsumura T, Shimamura T, Hirata H, Uchi R, Ueda M, Sakimura S, Iguchi T, Eguchi H, Masuda T, Morita K, Takenaka K, Maehara Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 23(12) ページ: 3948-3955
  • DOI: doi:10.1245/s10434-016-5289-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Decreased Expression of Fructose-1,6-bisphosphatase Associates with Glucose Metabolism and Tumor Progression in Hepatocellular Carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirata H, Sugimachi K, Komatsu H, Ueda M, Masuda T, Uchi R, Sakimura S, Nambara S, Saito T, Shinden Y, Iguchi T, Eguchi H, Ito S, Terashima K, Sakamoto K, Hirakawa M, Honda H, Mimori K.
  • 雑誌名: Cancer Res. 巻: 76(11) ページ: 3265-76
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-15-2601.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increased Copy Number of the Gene Encoding SF3B4 Indicates Poor Prognosis in Hepatocellular Carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iguchi T, Komatsu H, Masuda T, Nambara S, Kidogami S, Ogawa Y, Hu Q, Saito T, Hirata H, Sakimura S, Uchi R, Hayashi N, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Maehara Y, Mimori K.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 36(5) ページ: 2139-44.
  • 査読あり
• [学会発表] 日本人食道癌致死率逓減のための分子遺伝学的特徴と超早期診断の実現 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三森功士
  • 学会等名: 第35回日本口腔腫瘍学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2017-01-26 – 2017-01-27
  • 招待講演
• [学会発表] 食道扁平上皮癌におけるSF3B4の臨床学的意義についての検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木戸上真也、黒田陽介、小松久晃、吉川幸宏、胡慶江、南原翔、林直樹、伊藤修平、江口英利、増田隆明、土岐祐一郎、森正樹、三森功士
  • 学会等名: 第75回日本癌学会学術集会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-10-06 – 2016-10-08
• [学会発表] 食道癌における新規EMT制御遺伝子CDC37L1の同定とその臨床病理学的意義. (2016)
  • 著者名/発表者名: 林直樹、井口友宏、上田正射、南原翔、小松久晃、伊藤修平、江口英利、増田隆明、夏越祥次、三森功士
  • 学会等名: 第71回日本消化器外科学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [学会発表] 食道癌におけるＥＭＴのnegative regulatorであるUHRF2の臨床病理学的意義の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木戸上真也、井口友宏、小松久晃、林直樹、伊藤修平、増田隆明、江口英利、土岐祐一郎、森正樹、三森功士
  • 学会等名: 第70回日本食道学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-07-04 – 2016-07-06
• [学会発表] 食道癌における血中cell free DNA測定の臨床学的意義 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤修平、上田正射、澤田元太、井口友宏、江口英利、増田隆明、山崎誠、森正樹、土岐祐一郎、三森功士
  • 学会等名: 第70回日本食道学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-07-04 – 2016-07-06
• [学会発表] 食道扁平上皮癌におけるZNF750発現の臨床学的意義 (2016)
  • 著者名/発表者名: 南原翔、澤田元太、胡慶江、木戸上真也、小松久晃、上田正射、林直樹、井口友宏、江口英利、伊藤修平、増田隆明、杉町圭史、前原喜彦、三森功士
  • 学会等名: 第116回日本外科学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-04-14 – 2016-04-16