転写調節因子MKL1によるがん関連線維芽細胞誘導機構の解明とがん治療への応用

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01401
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 佐谷 秀行 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (80264282)
• 研究分担者: 信末 博行 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (90525685)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 腫瘍微小環境 / 癌関連線維芽細胞 / MKL1 / Rhoキナーゼ阻害剤 / アクチン

研究実績の概要

脂肪細胞など、がん組織中に存在する種々の間質細胞は、サイトカイン等の刺激によって活性化し、腫瘍微小環境の主要な構成要素である癌関連線維芽細胞（cancer-associated fibroblast: CAF）へと分化する。これまでに、CAFの起源や特性については明らかにされつつあるが、CAFの分化を決定する分子機構は未解のままである。研究代表者らは最近の成果から、アクチン動態により制御される転写調節因子MKL1が体細胞のリプログラミングを誘導すること、さらにそのプロセスにおいて細胞をCAFへと転換することを見出しており、MKL1がCAF分化を決定するマスターレギュレーターとして働くことを示している。本研究は、CAF分化制御機構を解明するとともに、MKL1およびアクチン動態を制御することでCAFへの分化を阻害し微小環境制御により腫瘍抑制するという新たな治療の開発を目的として実施する。平成29年度では、まず始めに、CAF分化過程においてMKL1が関与するか検証した。線維芽細胞あるいは間葉系幹細胞に骨肉腫人工幹細胞（骨肉腫iCSC）の培養上精を添加すると、MKL1の核移行及び転写活性が促進され、CAF分化マーカーであるalpha-SMAの発現が著しく増加することが分かった。これらの結果から、MKL1が種々の間質細胞からCAFへの分化制御に普遍的に関わることが強く示唆された。次いで、アクチン動態によって制御されるMKL1を分子標的として、CAFへの分化を阻害し腫瘍形成性を低下させることのできる化合物の取得を試みた。その結果、くも膜下出血治療薬Rhoキナーゼ阻害剤Fasudilが、アクチン脱重合を介してMKL1の核移行を阻害し、転写活性を抑制することを見出した。また、骨肉腫iCSCを移植したマウスにおいて、Fasudilを腹腔内投与すると、腫瘍体積が有意に減少し縮小効果を示した。

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

種々の間質細胞（線維芽細胞および間葉系幹細胞）がCAFへと分化するプロセスにおいて、MKL1の核移行及び転写活性化が普遍的に促進されることを見出した。また、ROCK阻害剤Fasudilが、in vitro実験においてMKL1の核移行及び転写活性を抑制することを示した。さらに、骨肉腫iCSC移植モデルにおいて、FasudilはCAFの分化を抑制し腫瘍縮小効果を示すことも明らかにしており、Fasudilを含むROCK阻害剤はシーズとして有力な候補になると期待できる。

今後の研究の推進方策

本年度において、MKL1が、種々の間質細胞からCAFへと分化するプロセスに関わることを見出したので、MKL1がどのような分子機構で間質細胞からCAFへの分化を制御するのかを明らかにするために、MKL1と共に働く転写因子さらにはその標的分子の同定を試みる。また、候補分子を発現誘導およびノックダウンすることで、CAF分化状況さらには腫瘍形成性に及ぼす影響について検討する。同時に、本年度において見出したリード薬のFasudilが、通常の抗がん剤の効果を増強できるかについて検討を行うとともに、その分子メカニズムを明らかにすることで臨床試験に向けての基盤を固める。

研究成果

• [雑誌論文] FZR1 loss increases sensitivity to DNA damage and consequently promotes murine and human B-cell acute leukemia. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishizawa J, Sugihara E, Kuninaka S, Mogushi K, Kojima K, Benton CB, Zhao R, Chachad D, Hashimoto N, Jacamo RO, Qiu Y, Yoo SY, Okamoto S, Andreeff M, Kornblau SM, Saya H.
  • 雑誌名: Blood 巻: 153 ページ: 1958-1968
  • DOI: 10.1182/blood-2016-07-726216
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Activation of Transforming Growth Factor Beta 1 Signaling in Gastric Cancer-associated Fibroblasts Increases Their Motility, via Expression of Rhomboid 5 Homolog 2, and Ability to Induce Invasiveness of Gastric Cancer Cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto T, Miyake K, Nandi T, Yashiro M, Onishi N, Huang KK, Lin SJ, Kalpana R, Tay ST, Suzuki Y, Cho BC, Kuroda D, Arima K, Izumi D, Iwatsuki M, Baba Y, Oki E, Watanabe M, Saya H, Hirakawa K, Baba H, Tan P.
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 153 ページ: 191-204
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2017.03.046
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phase 1 study of sulfasalazine and cisplatin for patients with CD44v-positive gastric cancer refractory to cisplatin (EPOC1407). (2017)
  • 著者名/発表者名: Shitara K, Doi T, Nagano O, Fukutani M, Hasegawa H, Nomura S, Sato A, Kuwata T, Asai K, Einaga Y, Tsuchihashi K, Suina K, Maeda Y, Saya H, Ohtsu A.
  • 雑誌名: Gastric Cancer 巻: 20 ページ: 1004-1009
  • DOI: 10.1007/s10120-017-0720-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inflammatory mediator ultra-low-molecular-weight hyaluronan triggers necrosis of B-precursor leukemia cells with high surface CD44 expression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kasai S, Furuichi Y, Ando N, Kagami K, Abe M, Nakane T, Goi K, Inukai T, Saitoh S, Ohno S, Okazaki S, Nagano O, Saya H, Sugita K.
  • 雑誌名: Cell Death and Disease 巻: 8 ページ: e2857
  • DOI: 10.1038/cddis.2017.249
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The impact of EpCAM expression on response to chemotherapy and clinical outcomes in patients with epithelial ovarian cancer. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tayama S, Motohara T, Narantuya D, Li C, Fujimoto K, Sakaguchi I, Tashiro H, Saya H, Nagano O, Katabuchi H.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 8 ページ: 44312-44325
  • DOI: 10.18632/oncotarget.17871
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ：Calcitriol exerts an anti-tumor effect in osteosarcoma by inducing the endoplasmic reticulum stress response. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T, Kamel WA, Yamaguchi-Iwai S, Fukuchi Y, Muto A, Saya H.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 108 ページ: 1793-1802
  • DOI: 10.1111/cas.13304
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] cRGD peptide installation on cisplatin-loaded nanomedicines enhances efficacy against locally advanced head and neck squamous cell carcinoma bearing cancer stem-like cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyano K, Cabral H, Miura Y, Matsumoto Y, Mochida Y, Kinoh H, Iwata C, Nagano O, Saya H, Nishiyama N, Kataoka K, Yamasoba T
  • 雑誌名: Journal of Controlled Release 巻: 26 ページ: 275-286
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.06.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phase I study of salazosulfapyridine in combination with cisplatin and pemetrexed for advanced non-small-cell lung cancer. (2017)
  • 著者名/発表者名: Otsubo K, Nosaki K, Imamura CK, Ogata H, Fujita A, Sakata S, Hirai F, Toyokawa G, Iwama E, Harada T, Seto T, Takenoyama M, Ozeki T, Mushiroda T, Inada M, Kishimoto J, Tsuchihashi K, Suina K, Nagano O, Saya H, Nakanishi Y, Okamoto I.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 108 ページ: 1843-1849
  • DOI: 10.1111/cas.13309
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reducing Inflammatory Cytokine Production from Renal Collecting Duct Cells by Inhibiting GATA2 Ameliorates Acute Kidney Injury. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yu L, Moriguchi T, Kaneko H, Hayashi M, Hasegawa A, Nezu M, Saya H, Yamamoto M, Shimizu R.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 37 ページ: e00211-17
  • DOI: 10.1128/MCB.00211-17
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stat3 as a potential therapeutic target for rheumatoid arthritis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Oike T, Sato Y, Kobayashi T, Miyamoto K, Nakamura S, Kaneko Y, Kobayashi S, Harato K, Saya H, Matsumoto M, Nakamura M, Niki Y, Miyamoto T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 10965
  • DOI: 10.1038/s41598-017-11233-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Organotypic brain explant culture as a drug evaluation system for malignant brain tumors. (2017)
  • 著者名/発表者名: Minami N, Maeda Y, Shibao S, Arima Y, Ohka F, Kondo Y, Maruyama K, Kusuhara M, Sasayama T, Kohmura E, Saya H, Sampetrean O.
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: 6 ページ: 2635-2645
  • DOI: 10.1002/cam4.1174
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metabolic heterogeneity and plasticity of glioma stem cells in a mouse glioblastoma model. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibao S, Minami N, Koike N, Fukui N, Yoshida K, Saya H, Sampetrean O.
  • 雑誌名: Neuro-Oncology 巻: 20 ページ: 343-354
  • DOI: doi: 10.1093/neuonc/nox170
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [備考] 慶應義塾大学医学部 先端医科学研究所 遺伝子制御研究部門ホームページ
  • URL: http://www.genereg.jp