肺癌のＥＧＦＲ－ＴＫＩ耐性機序における低酸素環境と幹細胞およびＥＭＴの関与

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24591176
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 高橋 和久 順天堂大学, 医学部, 教授 (80245711)
• 研究分担者: 高橋 史行 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70327823)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 非小細胞肺癌 / EGFR-TKI / 耐性 / 癌幹細胞

研究実績の概要

EGFR活性型遺伝子変異を有する非小細胞肺癌(NSCLC)に対するGefitinib (EGFR-TKI)の効果は既知のものであるが、その一部は自然耐性を示し、治療の大きな障壁となっている。一方、癌の微小環境、特に低酸素環境は癌幹細胞性の維持やEMT誘導と密接な関連があり、治療抵抗性に寄与していると考えられる。我々は現在までに、gefitinib感受性NSCLC細胞株であるPC9細胞が低酸素環境においてgefitinib耐性を示すこと、また著明なEMTを引き起こし、EMT誘導因子の中でもZEB1発現が上昇することを確認した。また低酸素環境によりgefitinib曝露後の幹細胞マーカーCD133陽性のDrug-tolerant persisters (DTPs)の比率は著明に上昇すること、またZEB1 knockdownによりCD133陽性DTPsの比率は有意に低下し、低酸素誘導性gefitinib耐性もreverseすることを確認した。またEGFR遺伝子変異陽性NSCLC 18症例のGefitinib治療前および治療後に再発・耐性化後の腫瘍組織を採取し、ZEB1発現を免疫染色で検討している。本研究において、我々はこのgefitinib耐性機序を低酸素環境とCD133陽性DTPsやZEB1の解析を通して詳細に検証し、DTPsを標的としたEGFR-TKI耐性克服の新たな戦略構築を目標とした。

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

我々は現在までに、Gefitinibに高感受性NSCLC細胞株であるPC9を用いたIn vitro細胞培養系において、Gefitinib治療後に残存し抵抗性を示すDrug-tolerant persisters (DTPs)は、肺癌幹細胞マーカーCD133や山中因子であるOct4, Sox2などを高発現し、マウスへの高い腫瘍生着率を示す極めて幹細胞性の高い細胞集団であること、また低酸素環境は著明なEpithelial mesenchymal transition (EMT)を誘導し、Gefitinib耐性DTPsの比率を顕著に上昇させることを見出した。そしてEMT誘導因子の中で、転写因子であるZEB1発現が著明に上昇しており、ZEB1遺伝子のknockdownはGefitinib曝露後のDTPsの比率と幹細胞性を有意に低下させ、低酸素誘導性Gefitinib耐性もReverseすることを確認している。またEGFR遺伝子変異陽性NSCLC 18症例のGefitinib治療前および治療後に再発・耐性化後の腫瘍組織を採取し、ZEB1発現を免疫染色で検討している。

今後の研究の推進方策

現在までの我々の基礎および臨床的検討は、EGFR-TKI耐性におけるEMTや癌幹細胞の関与を積極的に示唆するものと考えるが、EGFR-TKI治療耐性に直接関与しているCD133陽性の幹細胞集団とEMT、そしてZEB1を制御するmicroRNAsとの相互関連、および幹細胞のnicheとも考えられている低酸素環境との関連をさらに網羅的に解析してゆく必要性がある。

次年度使用額が生じた理由

当初の予定よりも、耐性腫瘍サンプルの収集が遅れ、発現解析を次年度に行うことになったため。

次年度使用額の使用計画

遺伝子発現解析や免疫染色あるいは追加のマウス実験などに使用予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Chemotherapy induced microRNA-125/HER2 pathway as a novel therapeutic target for trastuzumab-mediated cellular cytotoxicity in small-cell lung cancer. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yagishita S, Fujita Y, Kitazono S, Nakadate Y, Sawada T, Kitamura Y, Shimoyama T, Takahashi F, Takahashi K, Tamura T, Koizumi F.
  • 雑誌名: Mol Cancer Ther 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Treatment with insulin-like growth factor 1 receptor inhibitor reverses hypoxia-induced epithelial-mesenchymal transition in non-small cell lung cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nurwidya F, Takahashi F, Kobayashi I, Murakami A, Kato M, Minakata K, Nara T, Hashimoto M, Yagishita Y, Baskoro H, Hidayat M, Shimada N, Takahashi K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 455 ページ: 332-8
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.11.014.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tocilizumab, a proposed therapy for the cachexia of interleukin 6-expressing lung cancer (2014)
  • 著者名/発表者名: Ando K, Takahashi F, Kato M, Kaneko N, Doi T, Ohe Y, Koizumi F, Nishio K, Takahashi K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e102436
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0102436. eCollection 2014.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hypoxia increases gefitinib-resistant lung cancer stem cells through the activation of insulin-like growth factor 1 receptor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Murakami A, Takahashi F, Nurwidya F, Kobayashi I, Minakata K, Hashimoto M, Nara T, Kato M, Tajima K, Shimada N, Iwakami S, Moriyama M, Moriyama H, Koizumi F, Takahashi K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e86459
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0086459. eCollection 2014.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Translational Evidence of Zinc finger E-box binding homeoprotein 1 Involvement in Acquired Resistance to Gefitinib in Non-small Cell Lung Cancer (2014)
  • 著者名/発表者名: Nurwidya F, Takahashi F, Kobayashi I, Shimada N, Murakami A, Baskoro H, Suina K, Kanemaru R, Yagishita S, Asao T, Ohashi R, Muraki K, Yoshioka Y, Takahashi M, Sasaki S, Takahashi K.
  • 学会等名: Congress of the Asian Pacific Society of Respirology (APSR)
  • 発表場所: Bali, Indonesia
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-16
• [学会発表] Oct4 plays a key role in the persistence of gefitinib-resistant lung cancer stem cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi I, Takahashi F, Nurwidya F, Murakami A, Kato M, Shimada N, Suina K, Kanemaru R, Yagishita S, Ko R, Asao T, Ohashi R, Muraki K, Yoshioka Y, Takahashi M, Takahashi K.
  • 学会等名: Congress of the Asian Pacific Society of Respirology (APSR)
  • 発表場所: Bali, Indonesia
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-16
• [学会発表] Epithelial-mesenchymal transition-driven gefitinib resistance in non-small cell lung cancer is mediated by zinc-finger E-box protein 1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nurwidya F, Takahashi F, Murakami A, Kobayashi I, Kato M, Minakata K, Yagishita S, Koyama R, Muraki K, Takahashi M, Shimada N, Takahashi K.
  • 学会等名: Congress of American Thoracic Society (ATS)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-21