癌幹細胞可視化メカニズムに基づく生体内ニッチ解析と特異的治療開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15491
• 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)
• 研究分担者: 中山 恒 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 准教授 (10451923) ; 藍原 有弘 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 非常勤講師 (90451939)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 癌 / 幹細胞 / 膵腫瘍 / 免疫チェックポイント / 分子標的剤 / ゲノム編集 / エピゲノム / トランスレーショナルリサーチ

研究実績の概要

本研究は癌幹細胞の生体内ニッチ制御分子の基礎解析と、その臨床応用を目指した特異的治療開発という二つの視点を特徴とする。
膵腫瘍特異的な癌抑制遺伝子Xがコードする蛋白は特異的ヒストン・シャペロン分子であり、ヒストンH3と複合体を形成してLys9メチル化を促すことが知られているが(H3K9me3)、幹細胞性制御における意義は不明である。本研究ではゲノム編集法(CRISPR/Cas9)によって、癌抑制遺伝子Xをノックアウト(KO)したヒト膵腫瘍細胞を作成した。X-KOヒト膵腫瘍細胞はスフェア形成能など幹細胞性を獲得し、NOD-SCIDマウスにおいて高い造腫瘍性を呈することが明らかになった。H3K9me3経路は遺伝子発現を抑制することが知られている。マイクロアレイ解析によって遺伝子発現抑制群を抽出して、X蛋白に対する免疫沈降法（chromatin immunoprecipitation; ChIP）を用いて直接転写制御される13標的遺伝子を同定した。さらにH3K9me3に対するChIP解析によって5遺伝子を抽出し、siRNA解析によってX-KO膵腫瘍細胞のスフェア形成能を制御する1遺伝子を同定した。この遺伝子Yは間葉性幹細胞や癌細胞で高発現すること、酸化ストレスや抗癌剤への抵抗性を促進することが報告されている。膵腫瘍臨床検体を用いた解析では、X蛋白低発現症例は有意にKi67指数が高く、その33%に遺伝子変異を検出した。さらにX低発現かつY高発現症例では有意に再発率が高いことが証明された(p=0.018)。
本研究によって、癌抑制遺伝子Xがエピゲノム修飾により幹細胞性遺伝子Yを直接制御する新規癌化メカニズムが明らかとなり、臨床診断に有用なバイオマーカーとなる可能性が示唆された。幹細胞性遺伝子Yは腫瘍特異的に発現しており、治療標的としても臨床応用への展開が期待できる画期的な成果が得られた。

研究成果

• [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 ページ: in press
  • DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-16-0728.
  • 査読あり / 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 ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.jhep.2016.12.026.
  • 査読あり / 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 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] 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 ページ: 657-69
  • DOI: 10.3892/ijo.2015.3299.
  • 査読あり / 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 ページ: 13508
  • DOI: 10.1038/ncomms13508.
  • 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 ページ: 5277-5286
  • DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-15-1945
  • 査読あり
• [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 ページ: 27044
  • DOI: 10.1038/srep27044.
  • 査読あり / オープンアクセス / 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: PlosOne 巻: 11 ページ: e0146564
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0146564.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expression of connective tissue growth factor in the livers of non-viral hepatocellular carcinoma patients with metabolic risk factors. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akahoshi K, Tanaka S, Mogushi K, Shimada S, Matsumura S, Akiyama Y, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Arii S, Tanabe M.
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology 巻: 51 ページ: 910-22
  • DOI: 10.1007/s00535-015-1159-8.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [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）
  • 年月日: 2016-11-04 – 2016-11-04
• [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）
  • 年月日: 2016-10-06 – 2016-10-06
• [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）
  • 年月日: 2016-07-15 – 2016-07-15
• [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、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: ホテルニューオータニ幕張（千葉県、幕張市）
  • 年月日: 2016-05-19 – 2016-05-19
• [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: 京王プラザホテル（東京都、新宿区）
  • 年月日: 2016-04-23 – 2016-04-23
• [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）
  • 年月日: 2016-04-16 – 2016-04-16
• [図書] Human Stem Cell Toxicity (ed. Sherley JL) (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S.
  • 総ページ数: 299 (280-294)
  • 出版者: Royal Society of Chemistry (London)