ヒト膵癌の発生・進化ルートの再現による早期診断戦略

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22KK0125
• 研究機関: 旭川医科大学
• 研究代表者: 水上 裕輔 旭川医科大学, 医学部, 教授 (30400089)
• 研究分担者: 高橋 賢治 旭川医科大学, 大学病院, 助教 (00736332) ; 河端 秀賢 旭川医科大学, 医学部, 助教 (50548691) ; 小野 裕介 医療法人徳洲会札幌東徳洲会病院医学研究所, ゲノム診断研究部, 部門長 (40742648) ; 谷上 賢瑞 東京大学, アイソトープ総合センター, 特任准教授 (90648627)
• 研究期間 (年度): 2022-10-07 – 2026-03-31
• キーワード: 膵癌 / クローン進化

研究実績の概要

本研究は、膵癌前駆病変に見られる遺伝子異常の多様性と発癌過程で生ずる特異的分子情報を関連付け、さらに発癌の起源細胞に着眼した膵癌分子サブタイプの決定機構の解明を日米の複数の大学間での連携の元に進め、小膵癌発見に資する分子診断の基盤情報を得ることを目的とする。
これまでに、各種変異を有する患者膵腫瘍由来初代細胞を用いて、膵癌のドライバー遺伝子であるKRAS及びGNAS変異を標的としたゲノム編集（変異の消去）を行った。さらに、不死化膵管上皮細胞（hTERT-HPNE: CRL-4023）を用いてKRAS及びGNAS変異をゲノム編集により導入し、これを膵癌前駆病変細胞（細胞進化モデル）として各ドライバー変異に関連する既知の下流経路の活性化をリン酸化抗体を用いたウエスタンブロッティングにて評価した。現在、後者を用いて複数の癌抑制遺伝子をノックダウンし、腫瘍形質の多様性の観点から検証を進めている。並行して非コードRNAやスプライスバリアントの変化を探索するためRNA-sequencingによる発現解析を行っている。また、これらの細胞モデルを用いてオルガノイド培養及び免疫不全マウスへの移植により増殖能の評価を行っている。
ヒト組織モデルにおいては、IPMN関連膵癌患者の外科切除材料（FFPE）を用いて空間発現解析を行い、遺伝子変異の分布との対比を進めている。さらに、膵腫瘍切除材料を用いて主病変（浸潤癌など）と一定の距離を置いて離れた肉眼的正常膵に分布する異形病変をマッピングし、各微小領域における遺伝子変異の分布から発癌素地の形成とクローン占拠域の拡大のパターン化を解析している。

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

2023年度には、研究代表者（水上）と研究分担者（谷上）が、細胞モデル（patient-derived xenograftおよび患者由来細胞）の調整のためマサチューセッツ総合病変へ渡航した。2024年度には谷上は自身が獲得した国際共同研究強化（A）を財源に、マサチューセッツ総合病院Pancreatic biology laboratory（Dr. Liss）への渡航を予定しており、その準備のため月に一度のオンラインでの定例ミーティングを行い、今後、同ラボで取得した米国人膵腫瘍材料から得られたシングルセル解析のデータ分析のプランを固めた。

今後の研究の推進方策

2024年度は、2023年度にアップデートした細胞モデルを用いて、RNA-seqとATAC-seq解析のデータ統合による各種ドライバー変異が転写制御プログラムに与える影響についての解析を進める予定である。さらに、海外連携機関であるマサチューセッツ総合病院のDr. Lissと協議のうえ、細胞進化モデルにおいて既知の遺伝子変異とは独立したがん進化メカニズムを探索するためCRISPR screeningの導入を行う計画である。

次年度使用額が生じた理由

これまで細胞モデルの作成（ゲノム編集実験）に時間を要し、月単位での渡航を要する実験に至らなかった。2024年度には研究分担者の谷上に加え、高橋と小野の渡航を計画している。

研究成果

• [雑誌論文] Genomic insights into familial adenomatous polyposis: unraveling a rare case with whole APC gene deletion and intellectual disability (2024)
  • 著者名/発表者名: Tanabe Hiroki、Ijiri Masami、Takahashi Kenji、Sasagawa Honoka、Kamanaka Tomomi、Kuroda Shohei、Sato Hiroki、Sarashina Takeo、Mizukami Yusuke、Makita Yoshio、Okumura Toshikatsu
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 11 ページ: 13
  • DOI: 10.1038/s41439-024-00270-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liquid Biopsy for Pancreatic Cancer by Serum Extracellular Vesicle?Encapsulated Long Noncoding RNA HEVEPA (2024)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kenji、Inuzuka Tatsutoshi、Shimizu Yuta、Sawamoto Kazuki、Taniue Kenzui、Ono Yusuke、Asai Fumi、Koyama Kazuya、Sato Hiroki、Kawabata Hidemasa、Iwamoto Hidetaka、Yamakita Keisuke、Kitano Yohei、Teramoto Takashi、Fujiya Mikihiro、Fujii Satoshi、Mizukami Yusuke、Okumura Toshikatsu
  • 雑誌名: Pancreas 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1097/MPA.0000000000002315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clonal analysis of metachronous double biliary tract cancers (2024)
  • 著者名/発表者名: Omori Yuko、Aoki Shuichi、Ono Yusuke、Kokumai Takashi、Yoshimachi Shingo、Sato Hideaki、Kusaka Akiko、Iseki Masahiro、Douchi Daisuke、Miura Takayuki、Maeda Shimpei、Ishida Masaharu、Mizuma Masamichi、Nakagawa Kei、Mizukami Yusuke、Furukawa Toru、Unno Michiaki
  • 雑誌名: The Journal of Pathology 巻: 263 ページ: 113～127
  • DOI: 10.1002/path.6265
  • 査読あり
• [雑誌論文] A familial case of extramammary Paget disease: Analysis of whole-exome sequencing (2024)
  • 著者名/発表者名: Maeda Takuya、Yanagi Teruki、Kitamura Shinya、Nishihara Hiroshi、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Tanaka Shinya、Ujiie Hideyuki
  • 雑誌名: EJC Skin Cancer 巻: 2 ページ: 100025～100025
  • DOI: 10.1016/j.ejcskn.2024.100025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gene Rearrangement and Expression of PRKACA and PRKACB Govern Morphobiology of Pancreatobiliary Oncocytic Neoplasms (2024)
  • 著者名/発表者名: Itoh Taito、Omori Yuko、Seino Mitsuru、Hirose Katsuya、Date Fumiko、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Aoki Shuichi、Ishida Masaharu、Mizuma Masamichi、Morikawa Takanori、Higuchi Ryota、Honda Goro、Okamura Yasunobu、Kinoshita Kengo、Unno Michiaki、Furukawa Toru
  • 雑誌名: Modern Pathology 巻: 37 ページ: 100358～100358
  • DOI: 10.1016/j.modpat.2023.100358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison between hangeshashinto and dexamethasone for IL-1α and β-defensin 1 production by human oral keratinocytes (2024)
  • 著者名/発表者名: Hato Hiroyuki、Kaneko Atsushi、Maeda Chiho、Sakata Ken-ichiro、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Kono Toru、Kitagawa Yoshimasa
  • 雑誌名: Journal of Oral Biosciences 巻: 66 ページ: 188～195
  • DOI: 10.1016/j.job.2024.01.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-grade papillary Schneiderian carcinoma with TP53 mutation: a case report and review of the literature (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuzawa Sayaka、Michizuka Tomohiko、Kakisaka Rika、Ono Yusuke、Hayashi Manami、Takahara Miki、Katada Akihiro、Mizukami Yusuke、Tanino Mishie
  • 雑誌名: Diagnostic Pathology 巻: 18 ページ: 13
  • DOI: 10.1186/s13000-023-01334-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monitoring mutant KRAS in plasma cell-free DNA can predict disease progression in a patient with multiple myeloma: A case report (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Masayo、Shindo Motohiro、Funayama Takuya、Sumi Chihiro、Saito Takeshi、Toki Yasumichi、Hatayama Mayumi、Ono Yusuke、Sato Kazuya、Mizukami Yusuke、Okumura Toshikatsu
  • 雑誌名: Clinica Chimica Acta 巻: 551 ページ: 117590～117590
  • DOI: 10.1016/j.cca.2023.117590
• [雑誌論文] Current status of molecular diagnostic approaches using liquid biopsy (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kenji、Takeda Yohei、Ono Yusuke、Isomoto Hajime、Mizukami Yusuke
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology 巻: 58 ページ: 834～847
  • DOI: 10.1007/s00535-023-02024-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serine/Threonine Kinase 11 Plays a Canonical Role in Malignant Progression of KRAS-Mutant and GNAS-Wild-Type Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms of the Pancreas (2023)
  • 著者名/発表者名: Omori Yuko、Ono Yusuke、Morikawa Takanori、Motoi Fuyuhiko、Higuchi Ryota、Yamamoto Masakazu、Hayakawa Yuko、Karasaki Hidenori、Mizukami Yusuke、Unno Michiaki、Furukawa Toru
  • 雑誌名: Annals of Surgery 巻: 277 ページ: e384～e395
  • DOI: 10.1097/SLA.0000000000004842
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local recurrence after successful endoscopic submucosal dissection for rectal mucinous mucosal adenocarcinoma: A case report (2023)
  • 著者名/発表者名: Murakami Yuki、Tanabe Hiroki、Ono Yusuke、Sugiyama Yuya、Kobayashi Yu、Kunogi Takehito、Sasaki Takahiro、Takahashi Keitaro、Ando Katsuyoshi、Ueno Nobuhiro、Kashima Shin、Yuzawa Sayaka、Moriichi Kentaro、Mizukami Yusuke、Fujiya Mikihiro、Okumura Toshikatsu
  • 雑誌名: World Journal of Gastrointestinal Oncology 巻: 15 ページ: 186～194
  • DOI: 10.4251/wjgo.v15.i1.186
• [雑誌論文] Multiplex Digital PCR Assay to Detect Multiple KRAS and GNAS Mutations Associated with Pancreatic Carcinogenesis from Minimal Specimen Amounts (2023)
  • 著者名/発表者名: Maeda Chiho、Ono Yusuke、Hayashi Akihiro、Takahashi Kenji、Taniue Kenzui、Kakisaka Rika、Mori Miyuki、Ishii Takahiro、Sato Hiroki、Okada Tetsuhiro、Kawabata Hidemasa、Goto Takuma、Tamamura Nobue、Omori Yuko、Takahashi Kuniyuki、Katanuma Akio、Karasaki Hidenori、Liss Andrew Scott、Mizukami Yusuke
  • 雑誌名: The Journal of Molecular Diagnostics 巻: 25 ページ: 367～377
  • DOI: 10.1016/j.jmoldx.2023.02.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] GATA6 and CK5 Stratify the Survival of Patients With Pancreatic Cancer Undergoing Neoadjuvant Chemotherapy (2023)
  • 著者名/発表者名: Kokumai Takashi、Omori Yuko、Ishida Masaharu、Ohtsuka Hideo、Mizuma Masamichi、Nakagawa Kei、Maeda Chiho、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Miura Shin、Kume Kiyoshi、Masamune Atsushi、Morikawa Takanori、Unno Michiaki、Furukawa Toru
  • 雑誌名: Modern Pathology 巻: 36 ページ: 100102～100102
  • DOI: 10.1016/j.modpat.2023.100102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Cases of SMARCA4-Deficient Non-small Cell Lung Cancer (NSCLC) with Improved Performance Status (PS) after Treatment with Immune Checkpoint Inhibitors (ICIs) (2023)
  • 著者名/発表者名: Koizumi Akiko、Tamura Yukiho、Yoshida Ryohei、Mori Chie、Ono Yusuke、Tanino Mishie、Mizukami Yusuke、Sasaki Takaaki
  • 雑誌名: Cureus 巻: 15 ページ: e37656
  • DOI: 10.7759/cureus.37656
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular comparison of concurrent components of high-grade dysplasia, adenocarcinoma, and sarcomatoid carcinoma in a case of sarcomatoid carcinoma of the gallbladder (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirose Katsuya、Omori Yuko、Ono Yusuke、Mizukami Yusuke、Kaneko Yoshiki、Maruyama Tsunehiko、Ohtani Haruo、Furukawa Toru
  • 雑誌名: Virchows Archiv 巻: 483 ページ: 261～266
  • DOI: 10.1007/s00428-023-03524-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment for the timing of comprehensive genomic profiling tests in patients with advanced solid cancers (2023)
  • 著者名/発表者名: Hagio Kanako、Kikuchi Junko、Takada Kohichi、...、Yusuke Mizukami、et al.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 114 ページ: 3385～3395
  • DOI: 10.1111/cas.15837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-grade PanINは膵癌の前駆病変なのか? Low-grade PanINは胃型IPMNの前駆病変なのか? (2023)
  • 著者名/発表者名: 大森優子、水上裕輔、古川 徹
  • 雑誌名: 胆と膵 巻: 44 ページ: 339-344
• [学会発表] High-sensitive liquid biopsy using pancreatic juice/duodenal fluid containing tumor-derived DNA to capture genetic mutations by molecular barcode sequencing. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ono, Kenji Takahashi, Chiho Maeda, Akihiro Hayashi, Hidemasa Kawabata, Tetsuhiro Okada, Hiroki Sato, Atsushi Saito, Toru Kawamoto, Kuniyuki Takahashi, Keisuke Kimura, Hirotoshi Iwano, Nobuyuki Yanagawa, Mayumi Suzuki, Miyuki Mori, Hidenori Karasaki, Yusuke Mizukami.
  • 学会等名: UEGW 112th Annual Meeting. Abstract session.
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular Tracing of Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms with Associated Undifferentiated Carcinomas. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuko Omori, Yusuke Ono, Taito Itoh, Fumiko Date, Yayoi Aoyama, Takashi Suzuki, Yusuke Mizukami, Takanori Morikawa, Michiaki Unno, Aldo Scarpa, Claudio Luchini, Toru Furukawa.
  • 学会等名: UEGW 112th Annual Meeting. Moderated Posters.
  • 国際学会
• [学会発表] Circulating extracellular vesicle-encapsulated long non-coding RNAs obtained via liquid biopsy are potential biomarkers for pancreatic ductal adenocarcinoma. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kenji Takahashi, Tatsutosi Inuzuka, Fumi Asai, Kazuya Koyama, Mami Kajiura, Hiroki Sato, Tetsuhiro Okada,Hidemasa Kawabata, Hidetaka Iwamoto, Yohei Kitano, Mikihiro Fujiya, Yusuke Mizukami, Toshikatsu Okumura.
  • 学会等名: UEGW 112th Annual Meeting. Moderated Posters.
  • 国際学会
• [学会発表] 膵液由来遊離核酸を用いた膵癌liquid biopsyの取り組みについて. (2023)
  • 著者名/発表者名: 高橋賢治、水上裕輔、奥村利勝.
  • 学会等名: 第109回日本消化器病学会総会. ワークショップ2：消化器診療とliquid biopsy.
• [学会発表] IPMN関連膵癌における変異型GNASによる腫瘍悪性度の制御. (2023)
  • 著者名/発表者名: 河端 秀賢、高橋 賢治、水上 裕輔.
  • 学会等名: 第109回日本消化器病学会総会. シンポジウム 6:消化器がん分子標的・免疫療法の新展開.