腸内細菌による膵臓癌化学療法抵抗性の機序解明と革新的治療法開発

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K08805
• 研究機関: 東京慈恵会医科大学
• 研究代表者: 春木 孝一郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (60720894)
• 研究分担者: 須田 亙 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 副チームリーダー (20590847) ; 田中 真二 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30253420) ; 池上 徹 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (80432938) ; 古川 賢英 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (80624973) ; 白井 祥睦 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (10785364) ; 恩田 真二 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (10459620) ; 阿部 恭平 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (30751292) ; 後町 武志 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (40338893)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 膵臓癌 / 肝癌 / 腸内細菌 / オートファジー

研究実績の概要

難治性消化器癌における腫瘍内腸内細菌とオートファジーの関係に着目した。膵臓癌において腫瘍内の腸内細菌の多様性、構成が予後と関係すると報告され、膵臓癌の進行や治療抵抗性において腸内細菌が何らかの影響を与えている可能性が強く示唆される.
一方で、オートファジーには細胞質内に侵入した病原性細菌を捕獲、分解する生体防御機構の役割もあることが報告されており、腫瘍内腸内細菌によりオートファジー活性が変化する可能性がある。まず膵臓癌切除検体を用いて、オートファジーのマーカーであるBeclin 1とLC3Bに関して免疫組織学的染色を行い、オートファジー活性を評価した。オートファジー活性は分布（Proportion score）、および強度（Intensity score）で評価した。生存解析ではBeclin 1、LC3B共に予後との有意な関係は示さなかったことから、オートファジー単独ではなく、オートファジーの誘導に関わる種々の因子との相互作用で癌微小環境において腫瘍の進展や抗癌剤耐性などに寄与している可能性が示唆された。また膵臓癌細胞株（PANC-1、MiaPaCa2）を用いて抗癌剤投与によるオートファジー活性の変化を確認した。塩酸ゲムシタビンを投与したPANC-1に対してマイクロアレイ解析を行い、オートファジー関連遺伝子や複数のライソゾーム酵素の遺伝子が発現上昇していることを同定した。さらに塩酸ゲムシタビン濃度依存的にオートファジーが活性化することをLC3、SQSTM1/p62のWestern blottingで確認した。

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

膵臓癌細胞株（PANC-1、MiaPaCa2）を用いて、塩酸ゲムシタビン投与による遺伝子変化をマイクロアレイ解析で同定した。その結果塩酸ゲムシタビン投与によりオートファジー関連遺伝子や複数のライソゾーム酵素の遺伝子が発現上昇していることが分かった。さらに、塩酸ゲムシタビンを様々な濃度で膵臓癌細胞株（PANC-1、MiaPaCa2）に投与し、LC3およびSQSTM1/p62のWestern blottingを行ったところ、塩酸ゲムシタビンは濃度依存的にLC3亢進、p62分解、すなわちオートファジーを亢進させることを確認した。オートファジーの本体であるライソゾーム酵素（GAA）を阻害することで塩酸ゲムシタビンの細胞増殖抑制効果が増強することが分かり、オートファジーは膵臓癌における増殖・進展、抗癌剤耐性に関与していることが分かった。さらに膵臓癌切除検体を用いて、Beclin 1とLC3Bの免疫組織学的染色でオートファジー活性を評価したが、予後との関係は認めなかった。

今後の研究の推進方策

膵臓癌切除検体から腫瘍および正常膵のDNAを抽出し、組織内の腸内細菌の網羅的解析を16S rRNA解析を用いて行い、正常膵をコントロールとして腫瘍内に多く存在する腸内細菌を同定する。同定された腸内細菌は同一検体から抽出したDNAを用いたリアルタイムPCRで妥当性の検討を行う。さらに同定された腸内細菌と膵臓癌細胞株（PANC-1、MiaPaCa2）を共培養し、特にオートファジー活性に着目しマイクロアレイ解析を行う。この結果と抗癌剤投与によるマイクロアレイ解析を統合解析することで、腸内細菌がオートファジーを介した抗癌剤耐性に関わる標的遺伝子を同定する。さらに難治性癌である肝細胞癌における腫瘍内腸内細菌の同定も行い膵臓癌と比較する。

次年度使用額が生じた理由

COVID19感染症蔓延により、各学会への現地参加が少なく、WEB参加となっているために旅費が余剰となったため、次年度に繰り越した。今年度のCOVID19に対する緩和に伴い増加が見込まれる現地参加の学会への旅費に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Association of Fusobacterium nucleatum with specific T cell subsets in the colorectal carcinoma microenvironment (2021)
  • 著者名/発表者名: Borowsky J, Haruki K, Lau MC, Dias Costa A, Vayrynen JP, Ugai T, Arima K, da Silva A, Felt KD, Zhao M, et al.
  • 雑誌名: Clin Caner Res 巻: 27 ページ: 2816-26
  • DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-20-4009
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Prognostic significance of myeloid immune cells and their spatial distribution in the colorectal cancer microenvironment (2021)
  • 著者名/発表者名: Vayrynen JP, Haruki K, Vayrynen SA, Lau MC, Dias Costa A, Borowsky J, Zhao M, Ugai T, Kishikawa J, Akimoto N, Zhong R, Shi S, Chang TW, Fujiyoshi K, Arima K, Twombly TS, Da Silva A, Song M, Wu K, Zhang X, Chan AT, Nishihara R, Fuchs CS, Meyerhardt JA, Giannakis M, Ogino S, Nowak JA.
  • 雑誌名: J Immunother Cancer 巻: 9 ページ: e002297
  • DOI: 10.1136/jitc-2020-002297
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The sulfur microbial diet and risk of colorectal cancer by molecular subtypes and intratumoral microbial dpecies in adult men (2021)
  • 著者名/発表者名: Sikavi DR, Nguyen LH, Haruki K, Ugai T, Ma W, Wang DD, Thompson KN, Yan Y, Branck T, Wilkinson JE, Akimoto N, Zhong R, Lau MC, Mima K, Kosumi K, Morikawa T, Rimm EB, Garrett WS, Izard J, Cao Y, Song M, Huttenhower C, Ogino S, Chan AT.
  • 雑誌名: Clin Transl Gastroenterol 巻: 12 ページ: e00338
  • DOI: 10.14309/ctg.0000000000000338
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The significance of the rapid turnover protein score as a predictor of the long-term outcomes in hepatocellular carcinoma after hepatic resection (2021)
  • 著者名/発表者名: Yanagaki M, Haruki K, Yasuda J, Furukawa K, Onda S, Tsunematsu M, Shirai Y, Gocho T, Taniai T, Hamura R, Ikegami T.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol 巻: 28 ページ: 8130-9
  • DOI: 10.1245/s10434-021-10704-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Graft Recipient Weight Ratio” or “Graft volume standard liver volume ratio” in clinical practice in living donor liver transplantation (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruki K, Furukawa K, Onda S, Shirai Y, Ikegami T.
  • 雑誌名: Ann Gastroenterol Surg 巻: 5 ページ: 865-6
  • DOI: 10.1002/ags3.12461
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous dual hepatic vascular embolization (DHVE) for massive hepatectomy (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruki K, Furukawa K, Ashida H, Shirai Y, Onda S, Tsunematsu M, Ikegami T.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol 巻: 28 ページ: 8246
  • DOI: 10.1245/s10434-021-10433-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Feasible laparoscopic left trisectionectomy by Arantius' ligament approach (with video) (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruki K, Onda S, Yasuda J, Ikegami T.
  • 雑誌名: Surg Oncol 巻: 39 ページ: 101630
  • DOI: 10.1245/s10434-021-10433-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effectiveness of anatomical resection for small hepatocellular carcinoma: a propensity score-matched analysis of a multi-institutional database (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruki K, Furukawa K, Fujiwara Y, Taniai T, Hamura R, Shirai Y, Yasuda J, Shiozaki H, Onda S, Gocho T, Shiba H, Usuba T, Nakabayashi Y, Fujioka S, Okamoto T, Ikegami T.
  • 雑誌名: J Gastrointest Surg 巻: 25 ページ: 2835-41
  • DOI: 10.1007/s11605-021-04985-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] The novel index using preoperative C-reactive protein and neutrophil-to-lymphocyte ratio predicts poor prognosis in patients with pancreatic cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniai T, Haruki K, Furukawa K, Onda S, Yasuda J, Shirai Y, Gocho T, Yanagaki M, Hamura R, Shiba H, Ikegami T.
  • 雑誌名: Int J Clin Oncol 巻: 26 ページ: 1922-8
  • DOI: 10.1007/s10147-021-01964-2
  • 査読あり
• [学会発表] 高齢者肝細胞癌に対する肝切除後長期成績におけるGNRI、サルコペニア、オステオぺニアの臨床的意義 (2021)
  • 著者名/発表者名: 春木孝一郎，古川賢英，安田淳吾，恩田真二，羽村凌雅，飯田智憲，坂本太郎，柳垣 充，後町武志，池上 徹．
  • 学会等名: 第76回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] 肝細胞癌における切除後全身炎症反応持続の臨床的意義 (2021)
  • 著者名/発表者名: 春木孝一郎，古川賢英，恩田真二，安田淳吾，羽村凌雅，白井祥睦，恒松 雅，飯田智憲，坂本太郎，谷合智彦，柳垣 充，河合裕成，後町武志，池上 徹．
  • 学会等名: 第19回日本消化器外科学会大会
• [学会発表] 膵癌におけるライソゾーム機構の分子機序解明と革新的治療の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 羽村凌雅，白井祥睦，谷合智彦，柳垣 充，春木孝一郎，古川 賢英，坂本太郎，後町武志，池上 徹．
  • 学会等名: 第32回日本消化器癌発生学会総会
• [学会発表] 膵臓癌に対するセラミド代謝制御による抗腫瘍効果の分子生物学的機序の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷合智彦，白井祥睦，嶋田洋太，羽村凌雅，柳垣 充，古川賢英，春木孝一郎，河合裕成，恩田真二，坂本太郎，後町武志，宇和川 匡，島田 周，田中真二，池上 徹．
  • 学会等名: 第32回日本消化器癌発生学会総会
• [学会発表] 膵癌に対するGPR15を標的とした新規治療法の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 古川賢英，春木孝一郎，羽村凌雅，河合裕成，谷合智彦，白井祥睦，柳垣 充，恩田真二，坂本太郎，後町武志，池上 徹．
  • 学会等名: 第32回日本消化器癌発生学会総会