がん転移機構の分子シグナルから個体レベルまでの包括的解析

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00513
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 宮園 浩平 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 卓越教授 (90209908)
• 研究分担者: 宮澤 恵二 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (40209896) ; KA 井上 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (90302877)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 浸潤・転移 / シグナル伝達 / 分子イメージング / がん微小環境 / 実験動物モデル

研究実績の概要

１）TGF-βおよびEMTのがん転移における役割：ヒト膵がん細胞株PANC-1からゲノム編集により作製したSMAD4-KO細胞とSmad4再導入細胞株を用いて細胞機能を解析した。SMAD4-KO細胞ではTGF-βによる細胞増殖抑制、上皮細胞マーカーの発現抑制が低下したが、細胞運動性亢進作用には影響がなかった。また、足場非依存性増殖能とヌードマウスに皮下移植した際の腫瘍形成能にも有意な影響はなかった。一方、PANC-1細胞の親株では無刺激状態でもTGF-βファミリー因子のシグナル経路が強く活性化していることを見いだした。当該因子の受容体キナーゼ阻害剤を添加すると細胞増殖や運動能が抑制されたが、SMAD4-KO細胞でも同様の効果があったことから、Smad4非依存的ながん悪性化経路が存在するという興味深い結果を得た。また、口腔扁平上皮がん細胞の増殖と運動能のTGF-βによる制御機構を明らかにするためにシングルセルRNAシーケンシングを施行して、TGF-βにより誘導されるEMTには従来報告されていたSlug転写因子を介するものに加えて、細胞周期がG1期に停止した細胞が関与する新たな経路が存在することを見出した。TGF-βによりG1期の細胞において発現が上昇する因子としてKRTAP2-3を同定し、KRTAP2-3がこの新たなEMT経路を誘導することを明らかにした。
２）透明化技術を応用したがん転移の分子機構：マウスメラノーマ細胞を用いたがん肺転移モデルを用いた研究で、がん細胞は移植後10日目で有意にリンパ管と接近することを見出した。一方、組織透明化後にリンパ管の形態の数理解析を行ったところ、移植後4日目に形態変化が起こっていることが明らかとなったことから、がん細胞がこの時期にリンパ管に何らかの効果を及ぼしているという興味深い結果を得ることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Uppsala University(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Uppsala University
• [雑誌論文] Tissue clearing method in visualization of cancer progression and metastasis (2024)
  • 著者名/発表者名: Takahashi-Yamashiro Kei, Miyazono Kohei
  • 雑誌名: Upsala Journal of Medical Sciences 巻: 129 ページ: e10634~
  • DOI: 10.48101/ujms.v129.10634
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Receptor-activated transcription factors and beyond: multiple modes of Smad2/3-dependent transmission of TGF-β signaling (2024)
  • 著者名/発表者名: Miyazawa Keiji, Itoh Yuka, Fu Hao, Miyazono Kohei
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2024.107256
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibition of transforming growth factor‐β signals suppresses tumor formation by regulation of tumor microenvironment networks (2023)
  • 著者名/発表者名: Tokizaki Shiori、Podyma‐Inoue Katarzyna A.、Matsumoto Takehisa、Takahashi Kazuki、Kobayashi Miho、Ibi Haruka、Uchida Shizuka、Iwabuchi Sadahiro、Harada Hiroyuki、Hashimoto Shinichi、Miyazono Kohei、Shirouzu Mikako、Watabe Tetsuro
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 115 ページ: 211～226
  • DOI: 10.1111/cas.16006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An analysis modality for vascular structures combining tissue-clearing technology and topological data analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kei、Abe Ko、Kubota Shimpei I.、Fukatsu Noriaki、Morishita Yasuyuki、Yoshimatsu Yasuhiro、Hirakawa Satoshi、Kubota Yoshiaki、Watabe Tetsuro、Ehata Shogo、Ueda Hiroki R.、Shimamura Teppei、Miyazono Kohei
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 5239~
  • DOI: 10.1038/s41467-022-32848-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TGF-β generates a population of cancer cells residing in G1 phase with high motility and metastatic potential via KRTAP2-3 (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kazuki、Podyma-Inoue Katarzyna A.、Saito Maki、Sakakitani Shintaro、Sugauchi Akinari、Iida Keita、Iwabuchi Sadahiro、Koinuma Daizo、Kurioka Kyoko、Konishi Toru、Tanaka Susumu、Kaida Atsushi、Miura Masahiko、Hashimoto Shinichi、Okada Mariko、Uchihashi Toshihiro、Miyazono Kohei、Watabe Tetsuro
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 40 ページ: 111411～
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111411
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bone Morphogenetic Protein Signaling in Cancer; Some Topics in the Recent 10 Years (2022)
  • 著者名/発表者名: Ehata Shogo、Miyazono Kohei
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 10 ページ: 883523~
  • DOI: 10.3389/fcell.2022.883523
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] SMAD4ノックアウト膵がん細胞の細胞機能と遺伝子発現の検討（ポスター） (2023)
  • 著者名/発表者名: 帶金明日香、横山隆志、齋藤正夫、宮澤恵二
  • 学会等名: 日本生化学会関東支部会（山梨）
• [学会発表] TGF-β-induced cell cycle arrest is correlated with increased migration and metastasis of oral squamous carcinoma cells（口演） (2023)
  • 著者名/発表者名: Inoue KA, Takahashi K, Saito M, Sakakitani S, Konishi T, Koinuma D, Sugauchi A, Kaida A, Yoshimatsu Y, Uchihashi T, Miura M, Miyazono K, Watabe T.
  • 学会等名: 第46回日本リンパ学会総会（東京）
• [学会発表] Identification of genes and their regulatory mechanisms associated with high malignancy of triple-negative breast cancer（ポスター） (2022)
  • 著者名/発表者名: Ogikubo K, Nishida J, Takahashi K, Morikawa M, Ehata S, Koinuma D, Miyazono K.
  • 学会等名: 12th AACR-JCA Joint Conference: Breakthrough in Cancer Research : Translating Knowledge into Practice (Maui, U.S.A.)
  • 国際学会
• [学会発表] Plasticity of cancer cells and mechanisms of TGF-β-induced cancer metastasis (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K.
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会（横浜）
  • 招待講演
• [学会発表] トリプルネガティブ乳がん細胞におけるPolyI:CによるTGF-βシグナル抑制を介したパイロトーシス誘導及び細胞増殖抑制機構 （口演） (2022)
  • 著者名/発表者名: 鯉沼代造、田村佑介、森川真大、堤修一、田邉諒、宮園浩平
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会（横浜）
• [学会発表] Identification of the mechanisms of malignant progression of triple-negative breast cancer via epigenetic changes (Oral/Poster) (2022)
  • 著者名/発表者名: Ogikubo K, Nishida J, Takahashi K, Morikawa M, Ehata S, Koinuma D, Miyazono K.
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会（横浜）
• [学会発表] TGF-βは増殖が低下して運動能が上昇したがん細胞集団を形成することで口腔がんの転移を亢進する （特別シンポジウム1「がん研究における女性研究者」） (2022)
  • 著者名/発表者名: 井上カタジナアンナ、高橋和樹、須河内昭成、飯田渓太、岩渕禎弘、鯉沼代造、栗岡恭子、小西徹、田中普、戒田篤志、三浦雅彦、橋本真一、岡田眞里子、内橋俊大、宮園浩平、渡部徹郎
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会（横浜）
• [学会発表] 全てのTGF-βアイソフォームを標的とした新規Fc融合タンパク質製剤の開発（口演） (2022)
  • 著者名/発表者名: 時崎詩織、井上カタジナアンナ、高橋和樹、松本武、白水美香子、原田浩之、渡部徹郎．
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会（横浜）
• [学会発表] TGF-β generates cancer cells residing in G1 phase with high motility by inducing Slug/HMGA2-independent EMT (oral) (2022)
  • 著者名/発表者名: Inoue KA.
  • 学会等名: Virtual TGF-β Meeting (Uppsala, Sweden)
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of the mechanisms of malignant progression of triple-negative breast cancer via epigenetic changes (oral) (2022)
  • 著者名/発表者名: Ogikubo K.
  • 学会等名: Virtual TGF-β Meeting (Uppsala, Sweden)
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple roles of TGF-β signaling in cancer metastasis (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K.
  • 学会等名: FASEB Science Research Conferences 2022 - The TGF-β Superfamily Conference: Signaling in Development and Disease (Malahide, Ireland)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TGF-βによる血管・リンパ管新生の制御と可視化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮園浩平
  • 学会等名: 第46回日本リンパ学会総会（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] TGF-β signaling in progression of cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyazono K.
  • 学会等名: The 10th Sweden-Japan Academic Network Seminar (Stockholm, Sweden)
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 東京大学大学院医学系研究科・病因・病理学専攻・応用病理学分野
  • URL: http://beta-lab.umin.ac.jp