大腸癌の抗腫瘍免疫応答と抗癌剤感受性に関わる細菌を標的とした革新的治療法の開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H05094
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 美馬 浩介 熊本大学, 医学部附属病院, 非常勤診療医師 (00546559)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 大腸癌 / 肝転移 / 腸内細菌 / 免疫細胞 / CD8 / 腫瘍免疫 / Fusobacterium nucleatum

研究実績の概要

本研究では大腸癌の肝転移形成や大腸癌の薬剤感受性に関わる新たな細菌の同定とそのメカニズムを解明し、腸内細菌を標的とした大腸癌の新しい治療法や薬剤感受性および副作用を予測するバイオマーカーの開発につなげるための研究を行う。
熊本大学消化器外科で切除された約600 例の大腸癌原発巣切除例と約200 例の転移巣切除例の患者背景、腫瘍因子、手術因子、化学療法、生活背景、予後に関する情報を含めたデータベースの構築が終了した。大腸癌肝転移巣200例の切除標本からDNAを抽出し、大腸癌と関連することが示唆されているFusobacterium nucleatumなど腸内細菌の存在量をquantitative polymerase chain reaction法を用いて測定した。さらに肝転移組織中のCD8　陽性T細胞数を免疫組織化学染色とデジタルイメージング解析装置により測定した。
大腸癌肝転移巣に浸潤するCD8陽性T細胞が多い症例は肝転移巣切除後の無再発生存率が有意に良好であった (P = 0.036)。大腸癌肝転移巣にFusobacterium nucleatumが検出された症例は腫瘍内に浸潤するCD8陽性T細胞が有意に少なかった (P = 0.020)。以上の結果からFusobacterium nucleatumなどの腸内細菌が大腸癌肝転移巣における抗腫瘍免疫応答の抑制に関与している可能性がある。
細菌が大腸癌の肝転移形成能や肝転移巣における抗腫瘍免疫応答に与えるメカニズムを調べるため、大腸癌肝転移モデルマウスを作成した。今後、マウスにFusobacterium nucleatumなどの腸内細菌を投与し、肝転移個数、発生した肝転移組織内のT細胞、NK細胞、マクロファージなどの免疫細胞数、抗癌剤の抗腫瘍効果を比較検討する予定である。

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

大腸癌肝転移巣200例の切除標本を用いた解析から大腸癌肝転移巣における抗腫瘍免疫応答の抑制に関与している細菌の１つとしてFusobacterium nucleatumを見出した。さらに細菌が大腸癌の肝転移形成能や肝転移巣における抗腫瘍免疫応答に与えるメカニズムを調べるため、マウス由来大腸癌細胞株（CT-26）を、4-6週齢の雌のBALB/c マウスの脾臓への注射により移植する大腸癌肝転移モデルマウスの確立を終了した。
今後、確立した大腸癌肝転移マウスモデルにFusobacterium nucleatumなどの腸内細菌を投与し、肝転移個数、発生した肝転移組織内のT細胞、NK細胞、マクロファージなどの免疫細胞数、抗癌剤の抗腫瘍効果を比較検討する予定としており、おおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

今後は大腸癌肝転移モデルを用いて大腸癌肝転移巣において抗腫瘍免疫応答を抑制するメカニズムを解析する。さらに16S ribosomal RNA遺伝子のシークエンスにより大腸癌肝転移組織中の細菌を包括的に解析し、抗腫瘍免疫応答や化学療法の感受性、副作用に影響を及ぼす新たな細菌の同定を試みる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] The gut microbiome, antitumor immunity, and liver cancer (2019)
  • 著者名/発表者名: Mima Kosuke、Baba Hideo
  • 雑誌名: HepatoBiliary Surgery and Nutrition 巻: 8 ページ: 67～68
  • DOI: 10.21037/hbsn.2018.11.09
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prognostic association of PTGS2 (COX-2) over-expression according to BRAF mutation status in colorectal cancer: Results from two prospective cohorts and CALGB 89803 (Alliance) trial (2019)
  • 著者名/発表者名: Kosumi K, Hamada T, Zhang S, Liu L, da Silva A, Koh H, Twombly TS, Mima K, Morikawa T, Song M, Nowak JA, Nishihara R, Saltz LB, Niedzwiecki D, Ou FS, Zemla T, Mayer RJ, Baba H, Ng K, Giannakis M, Zhang X, Wu K, Giovannucci EL, Chan AT, Fuchs CS, Meyerhardt JA, Ogino S
  • 雑誌名: European Journal of Cancer 巻: 111 ページ: 82～93
  • DOI: 10.1016/j.ejca.2019.01.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dysbiosis of the gut microbiota and colorectal cancer: the key target of molecular pathological epidemiology (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosumi Keisuke、Mima Kosuke、Baba Hideo、Ogino Shuji
  • 雑誌名: Journal of Laboratory and Precision Medicine 巻: 3 ページ: 76～76
  • DOI: 10.21037/jlpm.2018.09.05
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fusobacterium nucleatum in Colorectal Cancer Relates to Immune Response Differentially by Tumor Microsatellite Instability Status (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada T, Zhang X, Mima K, Bullman S, Sukawa Y, Nowak JA, Kosumi K, Masugi Y, Twombly TS, Cao Y, Song M, Liu L, da Silva A, Shi Y, Gu M, Li W, Koh H, Nosho K, Inamura K, Keum N, Wu K, Meyerhardt JA, Kostic AD, Huttenhower C, Garrett WS, Meyerson M, Giovannucci EL, Chan AT, Fuchs CS, Nishihara R, Giannakis M, Ogino S
  • 雑誌名: Cancer Immunology Research 巻: 6 ページ: 1327～1336
  • DOI: 10.1158/2326-6066.CIR-18-0174
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vitamin D status after colorectal cancer diagnosis and patient survival according to immune response to tumour (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada T, Liu L, Nowak JA, Mima K, Cao Y, Ng K, Twombly TS, Song M, Jung S, Dou R, Masugi Y, Kosumi K, Shi Y, da Silva A, Gu M, Li W, Keum N, Wu K, Nosho K, Inamura K, Meyerhardt JA, Nevo D, Wang M, Giannakis M, Chan AT, Giovannucci EL, Fuchs CS, Nishihara R, Zhang X, Ogino S
  • 雑誌名: European Journal of Cancer 巻: 103 ページ: 98～107
  • DOI: 10.1016/j.ejca.2018.07.130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Smoking and Risk of Colorectal Cancer Sub-Classified by Tumor-Infiltrating T Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada T, Nowak JA, Masugi Y, Drew DA, Song M, Cao Y, Kosumi K, Mima K, Twombly TS, Liu L, Shi Y, da Silva A, Gu M, Li W, Nosho K, Keum N, Giannakis M, Meyerhardt JA, Wu K, Wang M, Chan AT, Giovannucci EL, Fuchs CS, Nishihara R, Zhang X, Ogino S
  • 雑誌名: JNCI: Journal of the National Cancer Institute 巻: 111 ページ: 42～51
  • DOI: 10.1093/jnci/djy137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuity of transcriptomes among colorectal cancer subtypes based on meta-analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Ma Siyuan、Ogino Shuji、Parsana Princy、Nishihara Reiko、Qian Zhirong、Shen Jeanne、Mima Kosuke、Masugi Yohei、Cao Yin、Nowak Jonathan A.、Shima Kaori、Hoshida Yujin、Giovannucci Edward L.、Gala Manish K.、Chan Andrew T.、Fuchs Charles S.、Parmigiani Giovanni、Huttenhower Curtis、Waldron Levi
  • 雑誌名: Genome Biology 巻: 19 ページ: 142
  • DOI: 10.1186/s13059-018-1511-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Amount of Bifidobacterium Genus in Colorectal Carcinoma Tissue in Relation to Tumor Characteristics and Clinical Outcome (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosumi K,Hamada T,Koh H,Borowsky J,Bullman S,Twombly TS,Nevo D,Masugi Y,Liu L,da Silva A,Chen Y,Du C,Gu M,Li C,Li W,Liu H,Shi Y,Mima K,Song M,Nosho K,Nowak JA,Nishihara R,Baba H,Zhang X,Wu K,Wang M,Huttenhower C,Garrett WS,Meyerson ML,Lennerz JK,Giannakis M,Chan AT,Meyerhardt JA,Fuchs CS,Ogino S
  • 雑誌名: The American Journal of Pathology 巻: 188 ページ: 2839～2852
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2018.08.015
  • 査読あり
• [学会発表] Relationship between Fusobacterium nucleatum and formation and immune response in colorectal cancer liver metastasis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sakamoto, Kosuke Mima, Nobuya Daitoku, Yukiharu Hiyoshi, Katsunori Imai, Masaaki Iwatsuki, Takatsugu Ishimoto, Yoshifumi Baba, Shiro Iwagami, Yuji Miyamoto, Yoichi Yamashita, Naoya Yoshida, Hideo Baba
  • 学会等名: AACR Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Fusobacterium nucleatum in colorectal cancer liver metastasis and patient prognosis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sakamoto, Kosuke Mima, Nobuya Daitoku, Yukiharu Hiyoshi, Katsunori Imai, Masaaki Iwatsuki, Shiro Iwagami, Yoshifumi Baba, Yuji Miyamoto, Yoichi Yamashita, Naoya Yoshida, Hideo Baba
  • 学会等名: 第29回日本消化器癌発生学会
• [学会発表] Fusobacterium nucleatum in colorectal cancer liver metastasis is associated with poor prognosis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sakamoto, Kosuke Mima, Nobuya Daitoku, Yukiharu Hiyoshi, Katsunori Imai, Masaaki Iwatsuki, Shiro Iwagami, Yoshifumi Baba, Yuji Miyamoto, Yoichi Yamashita, Naoya Yoshida, Hideo Baba
  • 学会等名: 第77回日本癌学会学術総会