癌骨転移の機序解明と新規治療法の開発

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K15658
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 土屋 弘行 金沢大学, 医学系, 教授 (40227434)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: がん / 骨転移 / 蛍光イメージング

研究実績の概要

骨は悪性腫瘍の転移臓器として頻度が高く，骨転移は病的骨折，疼痛，脊髄圧迫による神経症状，高カルシウム血症など様々な問題を生じ，患者のQOLを著しく低下させる．転移病変を形成するためには，癌細胞が原発巣から遊走して循環系に進入し（intravasation），循環系で生存，標的臓器に到達し，脈管から抜け出して（extravasation）標的臓器で増殖するといった多くの過程を要する．癌の骨転移が進行するには破骨細胞を介した骨吸収が必要である．がん研究において蛍光イメージングは有用な技術であり，その最も大きな利点は「生体内での腫瘍の可視化」にある．蛍光標識した腫瘍細胞を蛍光イメージング装置で観察すると，腫瘍の増殖や進展，治療効果を非侵襲的かつ継時的に観察することができる．転移臓器の中でも，骨髄は硬い皮質骨に覆われているため，骨転移の初期の変化を観察することが極めて困難であり，細胞レベルで骨転移巣を観察したという報告はない．しかし，近年のレーザー顕微鏡の進歩により，皮質を破壊せずに生体内で骨髄を観察することができるようになってきた．
本研究では，まず，GFPで蛍光標識したヒト乳癌細胞株MDA-MB-435をヌードマウスに心腔内注射し，転移巣を蛍光イメージングで確認して切除し，細胞を回収して培養し，再びヌードマウスに心腔内注射するというサイクルをくり返すことにより高転移細胞株を樹立した．この高転移細胞株を麻酔下のRFP導入ヌードマウスに心腔内注射し，FluoView FV1000 confocal laser microscope (Olympus Corp., Tokyo, Japan)を用いて頭蓋骨表面を観察した．心腔内注射の10～20分後には蛍光イメージング装置を用いることにより骨髄に到達したGFP発現がん細胞とRFPを発現する正常組織を明確に区別して可視化できた．心腔内注射の3日後にはごくわずかな細胞が生存し，7日後，10日後にはそのわずかな細胞が増殖して腫瘍を形成することが確認できた．

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

本研究では，初期の骨転移病変を蛍光イメージングで観察することによりどのような癌細胞が生着して転移巣を形成するかを明らかにするとともに，癌骨転移の新規治療を開発する．もっとも重要な癌の骨転移モデルを作成，蛍光イメージングでの観察ができており，転移に関連する因子を阻害することにより治療標的を探索するなど，今後の応用が可能な状態である．

今後の研究の推進方策

癌骨転移の治療標的の探索，新規治療法の開発を進めていく．インテグリン，カドヘリン，CXCR4/CXCL12など転移関連分子の発現と骨転移能の相関を調べ，相関の大きい因子について，RNA干渉によりノックダウンさせて転移能の変化を観察する．また，新規治療として腫瘍特異的バクテリア，ビスフォスフォネートとプラチナ製剤を融合させて骨への集積を高めた新規プラチナ製剤についての研究を行っており，これらの新規治療の効果，安全性についてヌードマウスを用いた骨転移モデルで調査する予定である．

次年度使用額が生じた理由

次年度は動物実験を中心に研究を行う予定であり、多くの実験費用を要するため。

次年度使用額の使用計画

実験動物、試薬、実験器具に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Patient-derived orthotopic xenograft (PDOX) mouse model of adult rhabdomyosarcoma invades and recurs after resection in contrast to the subcutaneous ectopic model (2017)
  • 著者名/発表者名: Igarashi Kentaro、Kawaguchi Kei、Kiyuna Tasuku、Murakami Takashi、Miwa Shinji、Nelson Scott D.、Dry Sarah M.、Li Yunfeng、Singh Arun、Kimura Hiroaki、Hayashi Katsuhiro、Yamamoto Norio、Tsuchiya Hiroyuki、Eilber Fritz C.、Hoffman Robert M.
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 16 ページ: 91～94
  • DOI: 10.1080/15384101.2016.1252885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of αv Integrin Linked to GFP to Image Molecular Dynamics in Trafficking Cancer-Cell Emboli (2017)
  • 著者名/発表者名: Tome Y, Yano S, Sugimoto N, Mii S, Bouvet M, Tsuchiya H, Kanaya F, Hoffman RM
  • 雑誌名: J Cell Biochem 巻: 118 ページ: 26-30
  • DOI: 10.1002/jcb.25603
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Surgical management of proximal fibular tumors: A report of 12 cases (2016)
  • 著者名/発表者名: Inatani H, Yamamoto N, Hayashi K, Kimura H, Takeuchi A, Miwa S, Higuchi T, Abe K, Taniguchi Y, Yamada S, Okamoto H, Otsuka T, Tsuchiya H
  • 雑誌名: J Bone Oncol 巻: 5 ページ: 163-166
  • DOI: 10.1016/j.jbo.2016.06.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical Outcome of Reconstruction Using Frozen Autograft for a Humeral Bone Tumor (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura H, Yamamoto N, Shirai T, Nishida H, Hayashi K, Tanzawa Y, Takeuchi A, Miwa S, Tsuchiya H
  • 雑誌名: Anticancer Res 巻: 36 ページ: 6631-6635
  • 査読あり
• [雑誌論文] The disintegrin echistatin in combination with doxorubicin targets high-metastatic human osteosarcoma overexpressing ανβ3 integrin in chick embryo and nude mouse models (2016)
  • 著者名/発表者名: Tome Y, Kimura H, Sugimoto N, Tsuchiya H, Kanaya F, Bouvet M, Hoffman RM
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 7 ページ: 87031-87036
  • DOI: 10.18632/oncotarget.13497
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Efficacy of glycogen synthase kinase-3β targeting against osteosarcoma via activation of β-catenin (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimozaki S, Yamamoto N, Domoto T, Nishida H, Hayashi K, Kimura H, Takeuchi A, Miwa S, Igarashi K, Kato T, Aoki Y, Higuchi T, Hirose M, Hoffman RM, Minamoto T, Tsuchiya H
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 7 ページ: 77038-77051
  • DOI: 10.18632/oncotarget.12781
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Non-toxic Efficacy of the Combination of Caffeine and Valproic Acid on Human Osteosarcoma Cells In Vitro and in Orthotopic Nude-mouse Models (2016)
  • 著者名/発表者名: Igarashi K, Yamamoto N, Hayashi K, Takeuchi A, Kimura H, Miwa S, Hoffman RM, Tsuchiya H
  • 雑誌名: Anticancer Res 巻: 36 ページ: 4477-82
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Efficacy of the Combination of a PARP Inhibitor and UVC on Cancer Cells as Imaged by Focus Formation by the DNA Repair-related Protein 53BP1 Linked to Green Fluorescent Protein (2016)
  • 著者名/発表者名: Tome Y, Uehara F, Miwa S, Yano S, Mii S, Efimova EV, Bouvet M, Kimura H, Tsuchiya H, Kanaya F, Hoffman RM
  • 雑誌名: Anticancer Res 巻: 36 ページ: 3821-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Use of αv Integrin Linked to Green Fluorescent Protein in Osteosarcoma Cells and Confocal Microscopy to Image Molecular Dynamics During Lung Metastasis in Nude Mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Tome Y, Yano S, Sugimoto N, Mii S, Uehara F, Miwa S, Bouvet M, Tsuchiya H, Kanaya F, Hoffman RM
  • 雑誌名: Anticancer Res 巻: 36 ページ: 3811-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Clinical outcome of recurrent giant cell tumor of the extremity in the era before molecular target therapy: the Japanese Musculoskeletal Oncology Group study (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi A, Tsuchiya H, Ishii T, Nishida Y, Abe S, Matsumine A, Kawai A, Yoshimura K, Ueda T
  • 雑誌名: BMC Musculoskelet Disord. 巻: 17 ページ: 306
  • DOI: 10.1186/s12891-016-1163-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The impact of complete surgical resection of spinal metastases on the survival of patients with thyroid cancer (2016)
  • 著者名/発表者名: Kato S, Murakami H, Demura S, Fujimaki Y, Yoshioka K, Yokogawa N, Tsuchiya H
  • 雑誌名: Cancer Med 巻: 5 ページ: 2343-9.
  • DOI: 10.1002/cam4.823
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical relevance of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma expression in myxoid liposarcoma (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi A, Yamamoto N, Shirai T, Hayashi K, Miwa S, Munesue S, Yamamoto Y, Tsuchiya H
  • 雑誌名: BMC Cancer 巻: 16 ページ: 442
  • DOI: 10.1186/s12885-016-2524-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Disintegrin targeting of an αvβ3 integrin-over-expressing high-metastatic human osteosarcoma with echistatin inhibits cell proliferation, migration, invasion and adhesion in vitro (2016)
  • 著者名/発表者名: Tome Y, Kimura H, Kiyuna T, Sugimoto N, Tsuchiya H, Kanaya F, Bouvet M, Hoffman RM
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 7 ページ: 46315-46320.
  • DOI: 10.18632/oncotarget.10111
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Balancing Prolonged Survival with QoL Using Low-dose Pazopanib Maintenance: A Comparison with the PALETTE Study (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe K, Yamamoto N, Hayashi K, Takeuchi A, Miwa S, Inatani H, Higuchi T, Taniguchi Y, Tsuchiya H
  • 雑誌名: Anticancer Res 巻: 36 ページ: 2893-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] The outcomes of reconstruction using frozen autograft combined with iodine-coated implants for malignant bone tumors: compared with non-coated implants (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirai T, Tsuchiya H, Terauchi R, Tsuchida S, Mizoshiri N, Igarashi K, Miwa S, Takeuchi A, Kimura H, Hayashi K, Yamamoto N, Kubo T
  • 雑誌名: Jpn J Clin Oncol 巻: 46 ページ: 735-40
  • DOI: 10.1093/jjco/hyw065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tenosynovial giant cell tumors in unusual locations detected by positron emission tomography imaging confused with malignant tumors: report of two cases (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi A, Yamamoto N, Hayashi K, Miwa S, Takahira M, Fukui K, Oikawa T, Tsuchiya H
  • 雑誌名: BMC Musculoskelet Disord 巻: 17 ページ: 180
  • DOI: 10.1186/s12891-016-1050-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Real-Time In Vivo Confocal Fluorescence Imaging of Prostate Cancer Bone-Marrow Micrometastasis Development at the Cellular Level in Nude Mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Miwa S, Toneri M, Igarashi K, Yano S, Kimura H, Hayashi K, Yamamoto N, Tsuchiya H, Hoffman RM
  • 雑誌名: J Cell Biochem 巻: 117 ページ: 2533-7
  • DOI: 10.1002/jcb.25545
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spinal metastasectomy of renal cell carcinoma: A 16-year single center experience with a minimum 3-year follow-up (2016)
  • 著者名/発表者名: Kato S, Murakami H, Demura S, Nambu K, Fujimaki Y, Yoshioka K, Kawahara N, Tomita K, Tsuchiya H
  • 雑誌名: J Surg Oncol 巻: 113 ページ: 587-92
  • DOI: 10.1002/jso.24186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence-guided surgery of human prostate cancer experimental bone metastasis in nude mice using anti-CEA DyLight 650 for tumor illumination (2016)
  • 著者名/発表者名: Miwa S, De Magalhaes N, Toneri M, Zhang Y, Cao W, Bouvet M, Tsuchiya H, Hoffman RM
  • 雑誌名: J Orthop Res 巻: 34 ページ: 559-65
  • DOI: 10.1002/jor.22973
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 骨軟部腫瘍における手術とリハビリテーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋弘行
  • 学会等名: 第11回日本リハビリテーション医学会専門医会学術集会
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2016-10-29 – 2016-10-30
  • 招待講演
• [学会発表] 四肢再建術の進歩－創外固定からインプラントまで－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋弘行
  • 学会等名: 第6回徳島運動器疾患の疼痛を考える会
  • 発表場所: 徳島市
  • 年月日: 2016-10-27 – 2016-10-27
  • 招待講演
• [学会発表] Treatment guidelines for musculoskeletal sarcoma in Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: 第54回日本癌治療学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2016-10-20 – 2016-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Biological reconstruction using frozen tumor bone (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: 第60回韓国整形外科学会
  • 発表場所: インチョン，韓国
  • 年月日: 2016-10-19 – 2016-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Correction of the deformity related to benign bone tumor (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: 第60回韓国整形外科学会
  • 発表場所: インチョン，韓国
  • 年月日: 2016-10-19 – 2016-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] 難治例に対する四肢再建術の進歩 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋弘行
  • 学会等名: 北海道大学第15回MOS会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2016-10-17 – 2016-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] 金沢発整形外科医療の最前線 (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋弘行
  • 学会等名: 第158回神奈川整形外科災害外科研究会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2016-10-15 – 2016-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] Iodine-coated titanium plates, rods and ex fix pins (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: 26th Annual Baltimore Deformity Course
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-08-26 – 2016-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] External fixation techniques in tumor surgery (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: 26th Annual Baltimore Deformity Course
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-08-26 – 2016-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] Orthopaedic hardware modifications for osteomyelitis (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: 26th Annual Baltimore Limb Deformity Pre-course Masters of Disaster: Managing Osteomyelitis in the 21st Century
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-08-25 – 2016-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] Cierny-Mader Stage 3 tibial osteomyelitis (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: 26th Annual Baltimore Limb Deformity Pre-course Masters of Disaster: Managing Osteomyelitis in the 21st Century
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-08-25 – 2016-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] Case presentation-Femoral infected non-union (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: 26th Annual Baltimore Limb Deformity Pre-course Masters of Disaster: Managing Osteomyelitis in the 21st Century
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-08-25 – 2016-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] 整形外科医の夢・挑戦・実現（Dream, Dare and Do.）ー“かがやき”をはなてるか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋弘行
  • 学会等名: 第５回JASA(Japan Association of Spine Surgeons with Ambition)
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2016-08-06 – 2016-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] 骨軟部腫瘍に対する患肢温存手術とリハビリテーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋弘行
  • 学会等名: 第53回日本リハビリテーション医学会学術集会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2016-06-10 – 2016-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] 難治例に対する四肢再建術の進歩－創外固定からインプラントまで－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋弘行
  • 学会等名: 第8回南北合同東京整形外科医療連携フォーラム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-06-09 – 2016-06-09
  • 招待講演
• [学会発表] 骨欠損に対する生物学的再建術ー未来に向けてー (2016)
  • 著者名/発表者名: 土屋弘行
  • 学会等名: 第89回日本整形外科学会学術総会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2016-05-12 – 2016-05-15
  • 招待講演
• [学会発表] Antimicrobial implant technology with iodine-coating (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: X Congresso Brasileiro De Oncologia Ortopedica
  • 発表場所: Foz do Iguassu, Brazil
  • 年月日: 2016-04-20 – 2016-04-22
  • 国際学会
• [学会発表] Frozen autograft reconstruction (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: X Congresso Brasileiro De Oncologia Ortopedica
  • 発表場所: Foz do Iguassu, Brazil
  • 年月日: 2016-04-20 – 2016-04-22
  • 国際学会
• [学会発表] Correction of tumor-related deformities (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya H
  • 学会等名: X Congresso Brasileiro De Oncologia Ortopedica
  • 発表場所: Foz do Iguassu, Brazil
  • 年月日: 2016-04-20 – 2016-04-22
  • 国際学会
• [図書] Management of juxtaphyseal malignant bone tumors around the knee joint: New concepts in limb-sparing surgery. In Pediatric Lower Limb Deformities-principles and techniques of management, Sabharwal S ed. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsubara H & Tsuchiya H
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: Springer Cham Heidelberg, New York Dordrecht London