ヒトiPS細胞由来ネフロン誘導法に基づく腎細胞癌多段階発がん機構と治療開発基盤

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02938
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 馬場 理也 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 准教授 (10347304)
• 研究分担者: 神波 大己 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (20402836) ; 平山 明由 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任講師 (00572405) ; 長嶋 洋治 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (10217995) ; 古屋 充子 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (10361445) ; 矢尾 正祐 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (00260787) ; 岡田 誠治 熊本大学, ヒトレトロウイルス学共同研究センター, 教授 (50282455)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 腎細胞癌 / 多段階発癌 / ヒトiPS細胞 / オルガノイド / 癌抑制遺伝子 / ドライバー遺伝子 / 分化

研究実績の概要

本研究ではゲノム変異導入ヒトiPS細胞からインビトロでヒトネフロン（腎オルガノイド）を誘導し、さらにヒトRCCの段階的な発がん過程を再現することで、その多段階発癌の分子機構を解明する事を目指し、研究を推進している。令和元年度は、非淡明細胞型腎細胞癌(nonccRCC)のがん抑制遺伝子の一つであるFLCN遺伝子を欠損させたヒトiPS細胞株のネフロン前駆細胞及び腎オルガノイドへの分化能の解析を引き続き行い、FLCN遺伝子がネフロン前駆細胞自体の分化能に重要な役割を果たす可能性を示した。また、ネフロン前駆細胞特異的にFlcnを欠損した遺伝子改変マウスは、腎臓発生異常により生後直ぐに死亡し、Flcnがネフロンの正常分化に必須と考えられた。FLCN欠損腎細胞癌の発生母地細胞は未知であるが、病理組織学的には、集合管の構成細胞由来と考えられる嫌色素性腎細胞癌に酷似している。以上の背景から、現在FLCN欠損iPS細胞株を尿管芽・集合管に分化させる方向でも実験を進めている。淡明細胞型腎細胞癌(ccRCC) のがん抑制遺伝子であるVHLと主たるドライバー遺伝子(PBRM1, BAP1, SETD2)がこの染色体3番短腕に位置していることから、染色体3番欠損を人為的に導入する条件検討をHEK293細胞で行い、続いてヒトiPS細胞に染色体3番短腕欠損の導入を進めている。並行して、VHLと共にドライバー遺伝子変異をネフロン前駆細胞に直接導入する条件検討を開始した。

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

癌抑制遺伝子FLCN欠損ヒトiPS細胞株を複数株樹立しネフロン前駆細胞へと分化させ、さらに腎オルガノイドを作製し解析した。FLCN欠損ヒトiPS細胞はネフロン前駆細胞への分化能を有すが、ネフロンへの分化効率はコントロールiPS細胞と異なる事を見出し、更なる解析への手掛かりを得た。また、FLCNの欠損自体がネフロン前駆細胞の機能に与える効果を検討する必要性が生じ、ネフロン前駆細胞特異的Flcnノックアウトマウスを作製・解析した。その結果、正常ネフロンの形成にはネフロン前駆細胞におけるFlcnの発現が必要である事が明らかとなった。これまでに、FLCN欠損ヒトiPS細胞由来ネフロン前駆細胞から分化誘導したネフロンからはがん細胞の発生を見ていない。FLCN欠損腎細胞癌が集合管構成細胞由来である可能性が考えられ、今後FLCN欠損ヒトiPS細胞を尿管芽・集合管へと分化させ発がんを検討する必要性が生じてきた。

今後の研究の推進方策

前年度の研究結果から、ネフロン前駆細胞のネフロンへの分化にFLCNが重要な役割を果たす事が強く示唆された。本研究ではゲノム変異導入ヒトiPS細胞からインビトロでネフロンを誘導し、腎細胞癌の多段階発癌分子機構を解明する事が主目的であるが、ネフロン前駆細胞の分化に果たすFLCNの分子機能を解明する事で、発がん分子機構の理解が深まる事も充分に考えられる。そこで本年度はFLCN欠損ヒトiPS細胞株及びネフロン前駆細胞特異的Flcnノックアウトマウスを用いたネフロン前駆細胞の分化機構の解析を継続し、FLCN欠損による発がん分子機構の解明への展開を目指す。また、FLCN欠損腎細胞がんの発生母地が集合管構成細胞である可能性を考え、FLCN欠損ヒトiPS細胞株を尿管芽・集合管系譜へと分化させ、その増殖様式や遺伝子発現と形態を詳細に解析する。VHL欠損淡明細胞型腎細胞癌(ccRCC)に関しては、片側アリルのみに染色体3番短腕欠損をもつヒトiPS細胞株の樹立を目指して実験を進めているが、並行して、VHLと共にドライバー遺伝子変異をネフロン前駆細胞に直接導入する系も進めていく。

研究成果

• [国際共同研究] National Cancer Institute, NIH/University of Washington(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: National Cancer Institute, NIH/University of Washington
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: National University of Singapore
• [雑誌論文] A FLCN-TFE3 Feedback Loop Prevents Excessive Glycogenesis and Phagocyte Activation by Regulating Lysosome Activity (2020)
  • 著者名/発表者名: Endoh M, Baba M, Endoh T, Hirayama A, Nakamura-Ishizu A, Umemoto T, Hashimoto M, Nagashima K, Soga T, Lang M, Schmidt LS, Linehan WM, Suda T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 30 ページ: 1823-1834
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.01.042.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] FLCN alteration drives metabolic reprogramming towards nucleotide synthesis and cyst formation in salivary gland. (2020)
  • 著者名/発表者名: Isono Y, Furuya M, Kuwahara T, Sano D, Suzuki K, Jikuya R, Mitome T, Otake S, Kawahara T, Ito Y, Muraoka K, Nakaigawa N, Kimura Y, Baba M, Nagahama K, Takahata H, Saito I, Schmidt LS, Linehan WM, Kodama T, Yao M, Oridate N, Hasumi H.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 522 ページ: 931-938
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.11.184.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dual functions of angiopoietin-like protein 2 signaling in tumor progression and anti-tumor immunity. (2019)
  • 著者名/発表者名: Horiguchi H, Kadomatsu T, Kurahashi R, Hara C, Miyata K, Baba M, Osumi H, Terada K, Araki K, Takai T, Kamba T, Linehan WM, Moroishi T, Oike Y.
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: 33 ページ: 1641-1656
  • DOI: 10.1101/gad.329417.119.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Folliculin Interacting Protein 1 Maintains Metabolic Homeostasis during B Cell Development by Modulating AMPK, mTORC1, and TFE3. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ramirez JA, Iwata T, Park H, Tsang M, Kang J, Cui K, Kwong W, James RG, Baba M, Schmidt LS, Iritani BM.
  • 雑誌名: J Immunol. 巻: 203 ページ: 2899-2908
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1900395.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] TFE3 Xp11.2 Translocation Renal Cell Carcinoma Mouse Model Reveals Novel Therapeutic Targets and Identifies GPNMB as a Diagnostic Marker for Human Disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Baba M, Furuya M, Motoshima T, Lang M, Funasaki S, Ma W, Sun HW, Hasumi H, Huang Y, Kato I, Kadomatsu T, Satou Y, Morris N, Karim BO, Ileva L, Kalen JD, Wilan Krisna LA, Hasumi Y, Sugiyama A, Kurahashi R, Nishimoto K, Oyama M, Nagashima Y, Kuroda N, Araki K, Eto M, Yao M, Kamba T, Suda T, Oike Y, Schmidt L, Linehan WM.
  • 雑誌名: Mol Cancer Res. 巻: 17 ページ: 1613-1626
  • DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-18-1235.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MicroRNA-204-5p: A Novel Candidate Urinary Biomarker of Xp11.2 Translocation Renal Cell Carcinoma (2019)
  • 著者名/発表者名: Kurahashi R, Kadomatsu T, Baba M, Hara C, Itoh H, Miyata K, Endo M, Morinaga J, Terada K, Araki K, Eto M, Schmidt LS, Kamba T, Linehan WM, Oike Y.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 110 ページ: 1897-1908.
  • DOI: 10.1111/cas.14026.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RBM10-TFE3 renal cell carcinoma characterised by paracentric inversion with consistent closely split signals in break-apart fluorescence in-situ hybridisation: study of 10 cases and a literature review. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kato I, Furuya M, Baba M, Kameda Y, Yasuda M, Nishimoto K, Oyama M, Yamasaki T, Ogawa O, Niino H, Nakaigawa N, Yano Y, Sakamoto K, Urata Y, Mikami K, Yamasaki S, Tanaka R, Takagi T, Kondo T, Nagashima Y.
  • 雑誌名: Histopathology 巻: 75 ページ: 254-265
  • DOI: 10.1111/his.13866.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] TFE3再構成腎細胞癌32例の臨床病理学的解析(Clinicopathological Analyses of 32 Cases of TFE3-rearranged Renal Cell Carcinomas) (2019)
  • 著者名/発表者名: 古屋 充子, 馬場 理也, 加藤 生真, 矢尾 正祐, 近藤 恒徳, 長嶋 洋治
  • 学会等名: 日本癌学会総会
• [学会発表] Xp11転座型腎細胞癌と診断された7例の免疫染色によるPD-L1及びPD-L2の発現解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上園 英太, 馬場 理也, 菰原 義弘, 黒田 直人, 元島 崇信, 神波 大己
  • 学会等名: 腎癌研究会
• [学会発表] 腕内逆位(paracentric inversion)によって融合するRBM10-TFE3腎細胞癌10例の病態解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 古屋 充子, 馬場 理也, 加藤 生真, 安田 政実, 西本 紘嗣郎, 小山 政史, 山崎 俊成, 小川 修, 中井川 昇, 蓮見 壽史, 坂本 和優, 三 神 一哉, 高木 敏男, 近藤 恒徳, 矢尾 正祐, 長嶋 洋治
  • 学会等名: 腎癌研究会
• [学会発表] Xp11.2転座腎細胞癌モデルマウスの解析による新規治療標的分子の同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 馬場 理也, 元島 崇信, 馬 文娟, 蓮見 壽史, 佐藤 賢文, 古屋 充子, 長嶋 洋治, 矢尾 正祐, 尾池 雄一, Schmidt Laura S, Linehan W. Marston, 神波 大己
  • 学会等名: 日本泌尿器科学会総会