肝内胆管癌多層オミックス解析と機械学習によるリポジショニング薬の同定

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K08826
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 高橋 純一 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (60869569)
• 研究分担者: 三森 功士 九州大学, 大学病院, 教授 (50322748) ; 岩田 通夫 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (60746642)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 肝内胆管癌 / AI(機械学習)創薬 / ドラッグリポジショニング / BAP1

研究実績の概要

肝内胆管癌10例各々の原発巣から3-9か所、非癌部組織1か所のWhole Exome Sequence(WES)、RNA Sequence(RNA Seq)、タンパク定量(代謝酵素)、メタボロームデータを有している。その結果、症例間で普遍的なゲノム変異や発現遺伝子は無いが、非癌部に比べて癌部における分子鎖アミノ酸(BCAA)の活性化を症例間普遍的に認めmTORを介した肝内胆管癌がんのドライバーであることを示した。BCAA蓄積には約40種類の酵素が関与しているが特にBCAA分解酵素を標的とする遺伝子BCAT1とBCAT2が腫瘍特異的に高発現を示した。リポジショニング・ドラッグのデータベースよりBCAT1を治療標的分子とする化合物候補をAI創薬のアプローチで選出し、最も高い抗腫瘍効果を示す化合物同定をめざした。
ところがBCAT1を抑制するガバペンチンは既に特許のとられている化合物であり知財としての価値がない。「肝内胆管癌の治療標的と化合物の同定」という点において解析を継続する必要がある。急遽われわれは標的分子を最複数の症例間で共通に存在するドライバー遺伝子としてBCAT1と同様のアプローチで、癌抑制遺伝子BAP１に注目し、ICCの新たな治療薬としての化合物候補を5剤同定した。

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

これまでの成果はBr J Cancer誌(IF=8.8)に論文報告することに成功した。つづいて、BAP1変異症例の遺伝子発現プロファイルに基づいて化合物を同定した。BAP1野生型ICC株化細胞に対しBAP1をknockdownすると増殖能が亢進した(proliferation assay)。TCGAではBAP1変異にてE2F4、FOXK1のmRNA発現が亢進していたが、BAP1 knockdown ICC株化細胞に適合化合物を投与することでFOXK1 mRNA発現が低下し(RT-qPCR)、細胞周期停止マーカーであるHistone H3 pSer10発現が薬剤濃度依存的に上昇した(Western Blotting)。Cell cycle assayでは化合物投与で細胞周期のG2からM期への進展が抑制されたことを明らかにした。

今後の研究の推進方策

BAP1変異に注目したところ、BAP1 knockdownによりin vitroで変異型と同様の表現型(増殖能亢進)を示すことを確認した。また、BAP1変異によりFoxK1、E2F4のmRNA発現が亢進することを確認した。このような表現型を示した有望なリポジショニング薬5剤(buthionine-sulfoximine、AG-490、tretinoin、norethisterone、rottlerin)を選出した。肝内胆管癌cell lineに薬剤単独投与を行い、投与濃度を決定した。今後は、この5剤からさらに絞り、安全性、抗腫瘍効果を示すためにPhase Ibをめざし、薬事承認、企業への導出をめざす。

次年度使用額が生じた理由

次年度の実験消耗品にて使用予定

研究成果

• [雑誌論文] Tumor suppressive role of the epigenetic master regulator BRD3 in colorectal cancer. (2024)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto M, Masuda T, Nakano Y, Tobo T, Saito H, Koike K, Takahashi J, Abe T, Ando Y, Ozato Y, Hosoda K, Higuchi S, Hisamatsu Y, Toshima T, Yonemura Y, Hata T, Uemura M, Eguchi H, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/cas.16129.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transducin Beta-Like 2 is a Potential Driver Gene that Adapts to Endoplasmic Reticulum Stress to Promote Tumor Growth of Lung Adenocarcinoma. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kosai K, Masuda T, Kitagawa A, Tobo T, Ono Y, Ando Y, Takahashi J, Haratake N, Kohno M, Takenaka T, Yoshizumi T, Mimori K.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 30(12) ページ: 7538-7548
  • DOI: 10.1245/s10434-023-13864-y.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Successful multidisciplinary treatment with complete response to atezolizumab plus bevacizumab in a 90-year-old patient with hepatocellular carcinoma recurrence. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hosoda K, Toshima T, Takahashi J, Yonemura Y, Hisamatsu Y, Hirose K, Masuda T, Motomura Y, Abe T, Ando Y, Dairaku K, Nakano Y, Hashimoto M, Hiraki Y, Soejima Y, Yoshizumi T, Mimori K.
  • 雑誌名: Int Cancer Conf J. 巻: 12(4) ページ: 274-278
  • DOI: 10.1007/s13691-023-00618-6.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergent genomic diversity and novel BCAA metabolism in intrahepatic cholangiocarcinoma. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa A, Osawa T, Noda M, Kobayashi Y, Aki S, Nakano Y, Saito T, Shimizu D, Komatsu H, Sugaya M, Takahashi J, ... Mimori K.
  • 雑誌名: Br J Cancer. 巻: 128(12) ページ: 2206-2217.
  • DOI: 10.1038/s41416-023-02256-4.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of the Minimum Combination of Serum microRNAs to Predict the Recurrence of Colorectal Cancer Cases. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa Y, Fukunaga M, Takahashi J, Shimizu D, Masuda T, Mizushima T, Yamada K, Mori M, Eguchi H, Doki Y, Ochiya T, Mimori K.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 30(1) ページ: 233-243.
  • DOI: 10.1245/s10434-022-12355-w.
  • 査読あり / オープンアクセス