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2019 年度 実績報告書

細胞環境がもたらす代謝リプログラミングの解明に基づく肝発癌増殖進展の制御

研究課題

研究課題/領域番号 18H02798
研究機関熊本大学

研究代表者

佐々木 裕  熊本大学, 病院, 非常勤診療医師 (70235282)

研究分担者 長岡 克弥  熊本大学, 病院, 特任助教 (00759524)
渡邊 丈久  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 助教 (20634843)
直江 秀昭  熊本大学, 病院, 講師 (30599246)
荒木 令江  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (80253722)
藤元 治朗  兵庫医科大学, 医学部, 特別招聘教授 (90199373)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード原発性肝癌 / 代謝リプログラミング / マルチオミクス解析 / 治療抵抗性 / ヒストン脱メチル化酵素
研究実績の概要

外的環境に適応した代謝リプログラミングが、原発性肝癌(以下、肝癌)の増殖進展や治療抵抗性獲得にどのように関与するかを検討している。具体的には、切除不能肝癌に対する分子標的治療薬であるマルチキナーゼ阻害薬ソラフェニブ(SFN)耐性のヒト肝癌細胞株を樹立し、マルチオミクス解析から、メチオニン回路とリン脂質生合成の鍵遺伝子の発現上昇ならびに関連代謝物サルコシンの増加を明らかにした。さらに細胞内エネルギーが生存シグナルPI3K-Akt-mTOR経路を介して調節する遺伝子発現が、SFN耐性株においてはSFN感受性株に比して変化していることを見出した。
一方、これまでの研究では、三次元培養下ヒト肝癌細胞スフェロイドに低酸素負荷を加えると、ヒストン脱メチル化酵素LSD1ならびにLSD2のmRNA発現は増加したが、SFN耐性肝癌細胞株を用いたスフェロイドでは、それぞれのmRNA発現上昇は認められず、外的環境に対する代謝リモデリングが、治療抵抗性を獲得しているSFN耐性株では感受性株に比して変化していることを明らかにした。
さらに肝癌細胞におけるLSD1/ 2の役割を調べるために、ノックアウト(KO)マウスを準備した。LSD1ノックアウトマウスは胎生致死のため、LSD2KOマウスを準備した。LSD2KOマウスに高脂肪食を負荷し体重の推移を調べたところ、野生型マウスに比べて体重増加は抑制された。加えてLSD2KOマウス肝の cDNAマイクロアレイを行い、脂肪酸・脂質代謝に関わる遺伝子群の発現上昇を確認した。現在、肝癌細胞株Hepa1-6を用いたLSD2-KOマウス肝癌モデルを作製中である。
今後、ヒストン脱メチル化酵素LSD2による代謝リプログラミングの観点から、肝癌における治療抵抗獲得機序と低酸素、低エネルギー、高血糖など細胞環境の変化との関連を検証する予定である。

現在までの達成度 (区分)
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

肝癌が治療抵抗性を獲得する際に生じるダイナミックな遺伝子発現変化とそれに伴う細胞内代謝物の変化を捉え、複数の候補分子ならびに候補代謝物を前年度に見いだした。2019年度はこれを受け、SFN耐性肝癌細胞において、生存シグナルPI3K-Akt-mTOR経路を介した代謝リプログラミングが生じている可能性を見出した。
さらにヒストン脱メチル化酵素LSD2のKOマウス肝の解析から、LSD2がin vivoにおいて脂質代謝制御に関連している可能性を確認した。さらにLSD2は高血糖下において発現が上昇し、その制御には生存シグナルPI3K-Akt-mTOR経路の下流SREBP-1が関与している可能性を示すpreliminaryなデータを得ており、今後これらの変化による肝発癌増殖進展機序との関連、ならびに治療耐性化機序の詳細を、肝癌マウスモデルならびに臨床サンプルを用いて詰めていく予定である。

今後の研究の推進方策

肝発癌増殖進展、治療抵抗性の獲得のために、肝癌細胞が外的環境に適応しつつ代謝リプログラミングを行うというダイナミックな生物学的特性を明らかにするため、当初の計画に沿って各々の責任分子群ならびに代謝動態の変化を同定する。2018年度、2019年の研究経過から、肝癌治療抵抗性獲得において脂質代謝、生存シグナル経路など特定の代謝経路、シグナル伝達経路といった責任経路の絞り込みができている。引き続き疾患メタボライトを担う代謝関連酵素、転写因子、それらを制御するヒストン修飾酵素の同定を目指し、これらの変化が、肝発癌増殖進展機序や分子標的治療に対する耐性化機序に及ぼす役割を、2次元SDS-PAGE、メタボローム解析、qPCR arrayなどを用いて多面的に解析し、最終的には代謝リプログラミングの制御を介した肝発癌予防や治療成績の向上に向けた戦略の構築を目指す。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Objective Response by mRECIST Is an Independent Prognostic Factor for Overall Survival in Hepatocellular Carcinoma Treated with Sorafenib in the SILIUS Trial2019

    • 著者名/発表者名
      Kudo Masatoshi, Sasaki Yutaka, Arai Yasuaki, et al.
    • 雑誌名

      Liver Cancer

      巻: 8 ページ: 505~519

    • DOI

      10.1159/000503032

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A nationwide survey on non-B, non-C hepatocellular carcinoma in Japan: 2011-2015 update2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Tateishi, Yutaka Sasaki, Kazuhiko Koike et al.
    • 雑誌名

      Journal of Gastroenterology

      巻: 54 ページ: 367~376

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Predictors of hepatocellular carcinoma recurrence associated with the use of direct‐acting antiviral agent therapy for hepatitis C virus after curative treatment: A prospective multicenter cohort study2019

    • 著者名/発表者名
      Nakano Masahito, Koga Hironori, Sasaki Yutaka, Torimura Takuji, et al.
    • 雑誌名

      Cancer Medicine

      巻: 8 ページ: 2646~2653

    • DOI

      10.1002/cam4.2061

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct-acting antiviral agents do not increase the incidence of hepatocellular carcinoma development: a prospective, multicenter study2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Ide, Hironori Koga, Yutaka Sasaki, Takuji Torimura et al.
    • 雑誌名

      Hepatology International

      巻: 13 ページ: 293~301

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] MULTI-OMICS ANALYSES IDENTIFY NUCLEOPHOSMIN AS A KEY REGULATOR OF APOPTOSIS RESISTANCE IN HUMAN HEPATOCELLULAR CARCINOMA2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Naoe, Takehisa Watanabe, Katsuya Nagaoka, Nahoko Fujimoto, Norie Araki, Jiro Fujimoto, Motohiko Tanaka and Yutaka Sasaki
    • 学会等名
      The Liver Meeting 2019 - AASLD
    • 国際学会
  • [学会発表] OPTIMAL STRATEGY OF SWITCHING FROM TRANSARTERIAL CHEMOEMBOLIZATION TO MOLECULAR TARGETED THERAPY FOR PATIENTS WITH UNRESECTABLE HEPATOCELLULAR CARCINOMA2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Tokunaga, Motohiko Tanaka, Kentaro Tanaka, Satoshi Narahara, Yoko Yoshimaru, Tekeshi Kawasaki, Katsuya Nagaoka, Takehisa Watanabe, Masakuni Tateyama and Yutaka Sasaki
    • 学会等名
      The Liver Meeting 2019 - AASLD
    • 国際学会
  • [学会発表] UPREGULATION OF SECRETORY CLUSTERIN IN RESPONSE TO SORAFENIB LINKS TO ACQUIRED TREATMENT RESISTANCE OF HEPATOCELLULAR CARCINOMA.2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Narahara, Takehisa Watanabe, Katsuya Nagaoka, Nahoko Fujimoto, Kentaro Tanaka, Takeshi Kawasaki, Yoko Yoshimaru, Masakuni Tateyama, Hideaki Naoe, Motohiko Tanaka and Yutaka Sasaki
    • 学会等名
      The Liver Meeting 2019 - AASLD
    • 国際学会
  • [学会発表] C型慢性肝疾患,初発肝癌における高齢者に対する治療後の現状2019

    • 著者名/発表者名
      立山雅邦、田中基彦、佐々木裕
    • 学会等名
      第105回日本消化器病学会総会
  • [学会発表] 切除不能進行肝細胞癌に対するソラフェニブを基軸とした集学的治療戦略2019

    • 著者名/発表者名
      徳永尭之、田中健太郎、楢原哲史、長岡克弥、吉丸洋子、渡邊丈久、立山雅邦、田中基彦、佐々木裕
    • 学会等名
      第105回日本消化器病学会総会
  • [学会発表] 肝細胞癌に対するソラフェニブの治療効果を早期に予測する新規血清バイオマーカーの解析2019

    • 著者名/発表者名
      楢原哲史、渡邊丈久、長岡克弥、田中健太郎、徳永尭之、川崎剛、吉丸洋子、瀬戸山博子、立山雅邦、直江秀昭、田中基彦、佐々木裕
    • 学会等名
      第55回日本肝臓学会総会
  • [学会発表] 肝細胞癌に対する肝動脈化学塞栓術から分子標的治療への適切な切り替えタイミングの検討2019

    • 著者名/発表者名
      徳永尭之、田中健太郎、楢原哲史、吉丸洋子、川崎剛、長岡克弥、渡邊丈久、立山雅邦、田中基彦、佐々木裕
    • 学会等名
      第55回日本肝臓学会総会
  • [学会発表] 進行肝細胞癌に対する集学的なソラフェニブ治療戦略2019

    • 著者名/発表者名
      28.徳永尭之、田中基彦、田中健太郎、楢原哲史、吉丸洋子、川崎剛、長岡克弥、渡邊丈久、立山雅邦、佐々木裕
    • 学会等名
      JDDW 2019(第27回 日本消化器関連学会週間)

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公開日: 2023-03-23  

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