臓器選択的ハイドロダイナミック遺伝子導入法の新規膵癌遺伝子治療法への応用

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K08379
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 上村 顕也 新潟大学, 医歯学系, 特任教授 (00579146)
• 研究分担者: 寺井 崇二 新潟大学, 医歯学系, 教授 (00332809) ; 坂牧 僚 新潟大学, 医歯学系, 助教 (40792289) ; 横尾 健 新潟大学, 医歯学総合研究科, 特任准教授 (80750629)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 遺伝子治療 / ハイドロダイナミック遺伝子導入法 / 膵癌遺伝子治療 / 核酸医薬

研究実績の概要

本研究は膵臓選択的なハイドロダイナミック遺伝子導入法(HGD)を膵癌の新規遺伝子治療法に応用するための方法論、抗腫瘍効果を学術的に検証するためのステップと位置づけ、膵癌モデルの確立、HGDパラメーターの確立、治療遺伝子の選択、効果と安全性の検証、膵癌モデル動物に対する治療効果の検証を行うことを目的としている。本年度は、効率的な膵癌モデル作製のためのハイドロダイナミック遺伝子導入法のパラメーター（遺伝子注入、遺伝子）を確立し、膵臓選択的なハイドロダイナミック遺伝子導入法を用いて、膵癌モデル動物を確立することに重点を置いて研究を行った。
具体的には、
1.効率的な発癌のための、ハイドロダイナミック遺伝子導入法の時間－内圧曲線などのパラメーターを最適化した。発癌遺伝子導入後4週ごとに、20週後まで、経時的にラット各15匹に対し、各パラメーターのもとで、各種の膵癌関連遺伝子発現ベクター(Myc, K-ras及びその変異体K-rasG12D, N-ras及びYap遺伝子)またその組み合わせの遺伝子溶液を膵臓選択的にハイドロダイナミック遺伝子導入した。
2. 腫瘍発生効率、組織学的な性状、腫瘍内の発がんシグナル伝達などの分子生物学的特徴から発生した膵腫瘍がヒト膵癌と近似することを確認した。
3. 導入遺伝子量、導入後経過時間、発がん遺伝子の組み合わせにより、膵管上皮の異型から、癌病変である膵上皮内腫瘍性病変を形成する素地となる腺房-導管異形成の発生、悪性度の高い膵癌、肝臓、皮下、リンパ節転移モデルまで様々な段階の膵癌モデルを作成することができた。
これらの解析から、膵癌モデルの癌組織及び周辺組織の遺伝子発現変化が明らかとなり、膵癌遺伝子治療のための治療遺伝子確立及び膵癌細胞選択性を担保するためのプロモーターの確立に結び付くと考える。

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

1. 膵臓選択的なハイドロダイナミック遺伝子導入法により、効率的にラット膵癌モデルを確立した。
2. 方法論の確立と共に、多段階的な膵癌モデルの腫瘍を組織学的、分子生物学的に解析しており、治療対象分子の絞り込みが可能である。
3 研究協力者である、仁科博史教授、大塚正人教授、Dexi Liu教授より、研究の方向性について、適切なアドバイスを得ることが可能であった。
以上の点から、現時点で本研究が順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

令和4年度は前年度の結果に基づき、膵癌モデルで活性化している発がんシグナル伝達など、治療遺伝子の選択に係る分子メカニズムの解明に重点を置いて検証する。具体的には、
1.上記の膵管上皮異型、腺房-導管異形成、膵上皮内腫瘍性病変、悪性度の高い膵癌、肝臓、皮下、リンパ節転移など様々な段階の膵癌モデルの腫瘍細胞を対象として、経時的に発現が変化する遺伝子群について、real time PCRにより解析し、蛋白発現変化を免疫染色、Western Blot法の分子生物学的な検証により解析する。
2. 1の結果から膵癌遺伝子治療のための治療遺伝子の選択を行う。申請者らはこれまでに肝癌に対する遺伝子治療開発の過程で、細胞の蛋白合成を阻害し、細胞死を誘導するジフテリアトキシンAフラグメント遺伝子発現プラスミドの抗細胞増殖効果、蛋白合成阻害効果を報告しており、本遺伝子を含む治療遺伝子候補の遺伝子発現プラスミドを確立する。その抗腫瘍効果をin vitroで膵癌培養細胞株(AsPC-1, Capan-1, 等)に遺伝子導入し、細胞増殖、アポトーシス等を評価し、抗腫瘍効果を評価する。
以上の結果から、HGDによる膵癌遺伝子治療を行うためのモデル、治療遺伝子が確立する。本検証の系統的な方法論は申請者らが肝癌遺伝子治療の確立の過程で実施しており、応用できる。

次年度使用額が生じた理由

予定していた試薬の納品が少し遅れたため、次年度使用額が生じました。計画に従って進めてまいります。

研究成果

• [雑誌論文] Longitudinal increase in albumin?bilirubin score is associated with non-malignancy-related mortality and quality of life in patients with liver cirrhosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki A, Takamura M, Sakai N, Watanabe Y, Arao Y, Kimura N, Setsu T, Abe H, Yokoo T, Kamimura H, Tsubata S, Waguri N, Ishikawa T, Kawai H, Sugitani S, Sato T, Funakoshi K, Watanabe M, Igarashi K, Kamimura K, et al.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 ページ: e0263464
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0263464
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of a novel selective PPARα modulator, statin, sodium-glucose cotransporter 2 inhibitor, and combinatorial therapy on the liver and vasculature of medaka nonalcoholic steatohepatitis model (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimura Atsushi、Kamimura Kenya、Ohkoshi-Yamada Marina、Shinagawa-Kobayashi Yoko、Goto Ryo、Owaki Takashi、Oda Chiyumi、Shibata Osamu、Morita Shinichi、Sakai Norihiro、Abe Hiroyuki、Yokoo Takeshi、Sakamaki Akira、Kamimura Hiroteru、Terai Shuji
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 596 ページ: 76～82
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.01.086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclin D1 Binding Protein 1 Responds to DNA Damage through the ATM?CHK2 Pathway (2022)
  • 著者名/発表者名: Niwa Yusuke、Kamimura Kenya、et al.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 ページ: 851～851
  • DOI: 10.3390/jcm11030851
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Use of a Deep Learning Approach for the Sensitive Prediction of Hepatitis B Surface Antigen Levels in Inactive Carrier Patients (2022)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Hiroteru、Nonaka Hirofumi、Mori Masaya、Kobayashi Taichi、Setsu Toru、Kamimura Kenya、Tsuchiya Atsunori、Terai Shuji
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 ページ: 387～387
  • DOI: 10.3390/jcm11020387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intestinal duplication diagnosed preoperatively with double-balloon enteroscopy: an extremely rare case report and literature review (2022)
  • 著者名/発表者名: Niwa Yusuke、Tominaga Kentaro、Kawata Yuzo、Kobayashi Takamasa、Mizuwasa Takeshi、Takahashi Kazuya、Sato Hiroki、Kohisa Junji、Abe Satoshi、Kamimura Kenya、Yokoyama Junji、Kawai Hirokazu、Sugino Hideaki、Umezu Hajime、Hirai Yumiko、Nakano Masato、Shimada Yoshifumi、Kameyama Hitoshi、Wakai Toshifumi、Terai Shuji
  • 雑誌名: Clinical Journal of Gastroenterology 巻: 15 ページ: 381～387
  • DOI: 10.1007/s12328-022-01596-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen-producing small intestinal bacterial overgrowth is associated with hepatic encephalopathy and liver function (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Kunihiko、Sakamaki Akira、Takahashi Kazuya、Naruse Takumi、Sato Chihiro、Kawata Yuzo、Tominaga Kentaro、Abe Hiroyuki、Sato Hiroki、Tsuchiya Atsunori、Kamimura Kenya、Takamura Masaaki、Yokoyama Junji、Terai Shuji
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 ページ: e0264459
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0264459
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple Tumor-Like Fatty Changes in the Liver Disappeared After Hepatitis C Virus Eradication With Direct-Acting Antiviral Treatment (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakai Norihiro、Kamimura Kenya、Terai Shuji
  • 雑誌名: American Journal of Gastroenterology 巻: 116 ページ: 237～237
  • DOI: 10.14309/ajg.0000000000000703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between detection of hepatitis B virus in saliva and periodontal disease in hepatitis B virus carriers in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Hiroteru、Watanabe Jun、Sugano Tomoyuki、Kohisa Junji、Abe Hiroyuki、Kamimura Kenya、Tsuchiya Atsunori、Takamura Masaaki、Okoshi Shogo、Tanabe Yoshinari、Takagi Ritsuo、Nonaka Hirofumi、Terai Shuji
  • 雑誌名: Journal of Infection and Chemotherapy 巻: 27 ページ: 492～496
  • DOI: 10.1016/j.jiac.2020.10.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Lenvatinib on a Hepatocellular Carcinoma with Fibroblast Growth Factor Receptor 4 Expression: A Case Report and Review of the Literature (2021)
  • 著者名/発表者名: Shibata Osamu、Kamimura Kenya、Ko Masayoshi、Sakai Norihiro、Abe Hiroyuki、Morita Shinichi、Mizusawa Takeshi、Sato Hiroki、Sakamaki Akira、Terai Shuji
  • 雑誌名: Internal Medicine 巻: 60 ページ: 1709～1715
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.6580-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adipose most abundant 2 protein is a predictive marker for cisplatin sensitivity in cancers (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Kenya、Suda Takeshi、Fukuhara Yasuo、Okuda Shujiro、Watanabe Yu、Yokoo Takeshi、Osaki Akihiko、Waguri Nobuo、Ishikawa Toru、Sato Toshihiro、Aoyagi Yutaka、Takamura Masaaki、Wakai Toshifumi、Terai Shuji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 6255
  • DOI: 10.1038/s41598-021-85498-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of serotonin in the gut-liver neural axis ameliorates the fatty and fibrotic changes in non-alcoholic fatty liver (2021)
  • 著者名/発表者名: Ko Masayoshi、Kamimura Kenya、Owaki Takashi、Nagoya Takuro、Sakai Norihiro、Nagayama Itsuo、Niwa Yusuke、Shibata Osamu、Oda Chiyumi、Morita Shinichi、Kimura Atsushi、Inoue Ryosuke、Setsu Toru、Sakamaki Akira、Yokoo Takeshi、Terai Shuji
  • 雑誌名: Disease Models & Mechanisms 巻: 14 ページ: dmm048922
  • DOI: 10.1242/dmm.048922
  • 査読あり
• [雑誌論文] The promise of radiotherapy for hepatocellular carcinoma (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Kenya、Terai Shuji
  • 雑誌名: Hepatology Research 巻: 51 ページ: 837～838
  • DOI: 10.1111/hepr.13687
  • 査読あり
• [雑誌論文] The prognosis and incidence of hepatic encephalopathy of patients with liver cirrhosis treated with proton pump inhibitors (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki Akira、Kamimura Kenya、Yokoo Takeshi、Osaki Akihiko、Yoshikawa Seiichi、Arao Yoshihisa、Setsu Toru、Kamimura Hiroteru、Waguri Nobuo、Takeuchi Manabu、Funakoshi Kazuhiro、Terai Shuji
  • 雑誌名: Medicine 巻: 100 ページ: e26902～e26902
  • DOI: 10.1097/MD.0000000000026902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rare complication of hepatocellular carcinoma in Wilson's disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohkoshi‐Yamada Marina、Kamimura Kenya、Kamimura Hiroteru、Terai Shuji
  • 雑誌名: JGH Open 巻: 5 ページ: 1220～1222
  • DOI: 10.1002/jgh3.12648
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid progression of colonic mucinous adenocarcinoma with immunosuppressive condition: A case report and review of literature (2021)
  • 著者名/発表者名: Koseki Youhei、Kamimura Kenya、Tanaka Yuto、Ohkoshi-Yamada Marina、Zhou Qiliang、Matsumoto Yoshifumi、Mizusawa Takeshi、Sato Hiroki、Sakamaki Akira、Umezu Hajime、Yokoyama Junji、Terai Shuji
  • 雑誌名: World Journal of Clinical Cases 巻: 9 ページ: 9182～9191
  • DOI: 10.12998/wjcc.v9.i30.9182
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Hydrodynamics-Based Gene Therapy for Liver Cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Kenya Kamimura
  • 学会等名: ASGCT 24TH ANNUAL MEETING
  • 国際学会
• [学会発表] Establishment of a Pancreatic Cancer Animal Model using the Pancreas-Targeted Hydrodynamic Gene Delivery Method (2021)
  • 著者名/発表者名: Osamu Shibata, Kenya Kamimura, et al.
  • 学会等名: 2021 第27回日本遺伝子治療学会
  • 国際学会
• [産業財産権] 膵臓癌治療システム (2020)
  • 発明者名: 上村顕也、寺井崇二
  • 権利者名: 上村顕也、寺井崇二
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 6943427