ＴＧＦーβシグナルによる転写調節とがん悪性化機構

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H05774
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮園 浩平 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (90209908)
• 研究期間 (年度): 2015-05-29 – 2020-03-31
• キーワード: 細胞内シグナル伝達 / 細胞医化学 / がん微小環境 / がん幹細胞 / ゲノム科学

研究実績の概要

1) TGF-β刺激により発現が誘導され、肺腺がん、乳がん、スキルス胃がんなどの予後不良因子として働く因子としてTUFT1を見出した。TUFT1発現の抑制によりがん細胞運動能・増殖能やマウス移植モデルでの腫瘍形成能・転移能が低下した。TUFT1結合タンパクとしてRabファミリーのGAPであるRABGAP1を見出した。TUFT1はRABGAP1のGAP活性を上昇させることでmTORシグナルを活性化すると考えられた。
2) TGF-βのIII型受容体TGFBR3 (Betaglycan)の役割を腎臓がん細胞で検討した。TGFBR3の発現は腎臓がん細胞で低下しており、予後不良との関連、腫瘍形成能と転移能の上昇が見られた。TGFBR3はALDH1陽性のがん幹細胞の減少、TGF-βシグナルに依存しないFAK-PI3K経路に関連した細胞運動能の低下と関連することが明らかとなった。
3) がん転移の観察方法として、マウスモデルにおいて臓器透明化を応用し、１細胞レベルでの解析をin vivoで観察できる系を確立した。蛍光タンパク質を安定的に発現したがん細胞をマウスへ移植し、マウス全身もしくは摘出した臓器を透明化することで、マウス全身でのがん細胞の局在を検出すると同時に、肺への転移を１細胞レベルで可視化することに成功した。肺腺がん細胞A549をマウス尾静脈から投与して転移形成能を経時的に確認したところ、TGF-βで処理したA549細胞はマウスに投与24時間後における肺への集積が非処理細胞に比べて有意に増加していた。さらに投与14日後の転移巣形成もTGF-βで処理したA549細胞は非処理細胞に比べて有意に亢進していた。以上からがん転移のプロセスにおいて、TGF-β はこれまで知られていた血管内侵入に加えて、遠隔臓器の血管での生着と血管外浸出にも寄与していることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究課題の進行過程で、東京大学医学系研究科上田泰己グループが開発を続けてきた組織透明化の技術が進展し、成獣マウスを用いて個体および臓器レベルで組織を透明化し解析することが可能となった。このため種々のがん細胞を用いた転移モデルにおいて、透明化技術を用いて解析したところ、転移したがん細胞を１細胞レベルで測定することが可能となるという、当初予想していなかった興味深い技術を応用することが可能となった。EMTは細胞の運動能・浸潤能の亢進、線維化の促進、がん幹細胞性の維持、抗がん剤抵抗性の獲得など様々な作用と密接に関わると報告されている。TGF-βはEMTを誘導することでこうした作用を発揮するが、組織透明化技術を用いてがん転移機構を検討した結果、遠隔臓器における血管内でのがん細胞の生存や血管外浸出にも関与していることが強く示唆され、転移における複数のステップでTGF-βが重要な役割を果たしているという、これまで知られていなかったTGF-βの新たな作用を明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

当初の計画以上に研究が進行している。新たな研究課題を加えつつ、計画に沿って研究を行う。これまでの細胞生物学的手法、分子病理学的手法と次世代シーケンサーを用いた解析に加えて、組織透明化技術を発展させて解析を行うことで、TGF-βのがん転移における役割がさらに明らかになると期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] Uppsala University(Sweden)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Uppsala University
• [国際共同研究] University of California, San Francisco(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of California, San Francisco
• [雑誌論文] TUFT1 interacts with RABGAP1 and regulates mTORC1 signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki N, Isogaya K, Dan S, Yamori T, Takano H, Yao R, Morishita Y, Taguchi L, Morikawa M, Heldin CH, Noda T, Ehata S, Miyazono K, Koinuma D.
  • 雑誌名: Cell Discovery 巻: 4 ページ: 1
  • DOI: 10.1038/s41421-017-0001-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Decreased TGFBR3/betaglycan expression enhances the metastatic abilities of renal cell carcinoma cells through TGF-β-dependent and -independent mechanisms (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishida J, Miyazono K, Ehata S.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 37 ページ: 2197～2212
  • DOI: 10.1038/s41388-017-0084-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of a novel fusion gene HMGA2-EGFR in glioblastoma (2018)
  • 著者名/発表者名: Komuro A, Raja E, Iwata C, Soda M, Isogaya K, Yuki K, Ino Y, Morikawa M, Todo T, Aburatani H, Suzuki H, Ranjit M, Natsume A, Mukasa A, Saito N, Okada H, Mano H, Miyazono K, Koinuma D.
  • 雑誌名: International Journal of Cancer 巻: 142 ページ: 1627～1639
  • DOI: 10.1002/ijc.31179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pancreatic tumor microenvironment confers highly malignant properties on pancreatic cancer cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Ehata S, Koinuma D, Morishita Y, Soda M, Mano H, Miyazono K.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: - ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1038/s41388-018-0144-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bone morphogenetic protein signaling mediated by ALK-2 and DLX2 regulates apoptosis in glioma-initiating cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Raja E, Komuro A, Tanabe R, Sakai S, Ino Y, Saito N, Todo T, Morikawa M, Aburatani H, Koinuma D, Iwata C, Miyazono K.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 36 ページ: 4963～4974
  • DOI: 10.1038/onc.2017.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] ZEB1-regulated inflammatory phenotype in breast cancer cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsura A, Tamura Y, Hokari S, Harada M, Morikawa M, Sakurai T, Takahashi K, Mizutani A, Nishida J, Yokoyama Y, Morishita Y, Murakami T, Ehata S, Miyazono K, Koinuma D.
  • 雑誌名: Molecular Oncology 巻: 11 ページ: 1241～1262
  • DOI: 10.1002/1878-0261.12098
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autocrine BMP-4 Signaling Is a Therapeutic Target in Colorectal Cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Y, Watanabe T, Tamura Y, Hashizume Y, Miyazono K, Ehata S.
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: 77 ページ: 4026～4038
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-17-0112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Whole-Body Profiling of Cancer Metastasis with Single-Cell Resolution (2017)
  • 著者名/発表者名: Kubota SI, Takahashi K, Nishida J, Morishita Y, Ehata S, Tainaka K, Miyazono K, Ueda HR.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 20 ページ: 236～250
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.06.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ASK1 facilitates tumor metastasis through phosphorylation of an ADP receptor P2Y12 in platelets (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamiyama M, Shirai T, Tamura S, Suzuki-Inoue K, Ehata S, Takahashi K, Miyazono K, Hayakawa Y, Sato T, Takeda K, Naguro I, Ichijo H.
  • 雑誌名: Cell Death and Differentiation 巻: 24 ページ: 2066～2076
  • DOI: 10.1038/cdd.2017.114
  • 査読あり
• [雑誌論文] JUNB governs a feed-forward network of TGFβ signaling that aggravates breast cancer invasion (2017)
  • 著者名/発表者名: Sundqvist A, Morikawa M, Ren J, Vasilaki E, Kawasaki N, Kobayashi M, Koinuma D, Aburatani H, Miyazono K, Heldin CH, van Dam H, ten Dijke P.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 46 ページ: 1180～1195
  • DOI: 10.1093/nar/gkx1190
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] BMP signaling in glioma-initiating cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K
  • 学会等名: FASEB Science Research Conference "TGF-β Superfamily: Signaling in Development and Disease" (Lisbon, Portugal)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ZEB1-regulated inflammatory phenotype in breast cancer cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsura A, Tamura Y, Morikawa M, Sakurai T, Takahashi K, Mizutani A, Nishida J, Yokoyama Y, Morishita Y, Murakami T, Ehata S, Miyazono K, Koinuma D.
  • 学会等名: FASEB Science Research Conference "TGF-β Superfamily: Signaling in Development and Disease" (Lisbon, Portugal)
  • 国際学会
• [学会発表] BMP signaling suppresses stemness properties of glioblastoma cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanabe R, Miyazono K
  • 学会等名: TGFβ meeting in Uppsala 2017 (Uppsala, Sweden)
  • 国際学会
• [学会発表] TGF-β Family Signaling in Regulation of Cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K
  • 学会等名: International Symposium on TGF-β Biology: Cell Signaling, Development and Human Diseases：中国細胞生物学学会2017年全国学術大会 (Xiamen, China)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Invasion and metastasis of cancer: Analysis of the roles of EMT using experimental animal models (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会（横浜）
  • 招待講演
• [学会発表] TGF-β ファミリーによるがん幹細胞分化とがん転移の制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮園浩平
  • 学会等名: 第63回日本病理学会秋期特別総会（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] TGF-β signaling in cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K
  • 学会等名: The 48th International Symposium of the Princess Takamatsu Cancer Research Fund“Complexity in Cancer-host Crosstalk” (Tokyo)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cancer research in Japan: Past, present, and future (Keynote Session) (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K
  • 学会等名: National Taiwan University Cancer Center YongLin Chair Forum: The 2nd Meeting of Taiwan YongLin Healthcare Symposium Series on “Immunotherapy and Precision Medicine” (Taipei, Taiwan)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 網羅的な転写因子結合部位の解析が明らかにするTGF-βシグナル下流の遺伝子発現制御機構（ワークショップ） (2017)
  • 著者名/発表者名: 鯉沼 代造、堤 修一、磯谷 一暢、森川 真大、Eleftheria Vasilaki、水谷 アンナ、荒瀬 麻友、桂 彰宏、川崎 夏実、田村 佑介、油谷 浩幸、宮園 浩平
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（第４０回日本分子生物学会年会、第９０回日本生化学会大会）（神戸）
  • 招待講演
• [図書] The Biology of the TGF-β Family (Cold Spring Harbor Perspectives in Biology) (2017)
  • 著者名/発表者名: Derynck R, Miyazono K (editors)
  • 総ページ数: 1164
  • 出版者: Cold Spring Harbor Laboratory Press
  • ISBN: 978-1621820369
• [備考] 東京大学大学院医学系研究科・病因・病理学専攻・分子病理学分野
  • URL: http://beta-lab.umin.ac.jp