マイクロサテライト不安定性を呈する発癌機構の統合的理解と新たな治療体系の確立

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25253080
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 渡邉 聡明 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (80210920)
• 研究分担者: 佐藤 俊朗 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (70365245)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: マイクロサテライト不安定性 / 大腸鋸歯状腺腫 / 大腸幹細胞 / エピジェネティクス

研究概要

本年度の予定通り，大腸鋸歯状病変の内視鏡生検サンプルより，過形成ポリープおよび鋸歯状腺腫オのルガノイド株を樹立した．また，同様に手術検体サンプルよりMSI大腸癌のオルガノイド株を樹立し，大腸癌発癌において提唱されているserrated pathwayについて，各ステップのオルガノイド株を樹立することに成功した．樹立した全てのオルガノイド株について，BRAF遺伝子解析，マイクロサテライト解析，CpGアイランドのメチル化解析を行った．BRAF遺伝子変異解析はSangerシーケンスによりV600E変異の有無を確認した．マイクロサテライト解析については，5つのマイクロサテライト領域を蛍光標識プライマーを使用したPCRにて増幅し，それぞれのフラグメント解析を行った．CpGアイランドメチル化解析については，スループットを重視しリアルタイムPCRによるMethylight法を使用し，WeisenbergerらのCIMPパネルを使用してCIMPの有無を判定した．その結果，樹立した過形成ポリープオルガノイド，鋸歯状腺腫オルガノイドはいずれもBRAF遺伝子変異，CpGアイランドのメチル化（CIMP）を認めたが，MSIは認めなかった．MSI大腸癌については66%にBRAF遺伝子変異およびCIMP highを認めた．さらに，それぞれのオルガノイド株よりgenomic DNAを抽出し，次世代シーケンサーによるターゲットリシーケンスないしエキソームシーケンスを行った．

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

本年度の研究については，大腸鋸歯状腺腫よりオルガノイド株を樹立し，BRAF遺伝子解析，CIMP解析，MSI解析を定型的に行い，最終的に次世代シーケンスを行うところまで成功しており，当初の予定通り進行している．しかしながら，過形成ポリープ，鋸歯状腺腫については疾患の性質上，2例のサンプル数にとどまっている．翌年度以降の研究には支障ないため，並行しつつさらにサンプル数を蓄積したい．

今後の研究の推進方策

In vitroにおけるserrated pathwayの再現を目指す．BRAF遺伝子変異はserrated pathwayにおけるinitiation stepであると考えられており，最新の遺伝子編集技術であるCRISPR/Cas9システムを使用し，正常大腸上皮オルガノイドにBRAF遺伝子変異のノックインを行う．当研究室では既に複数の癌抑制遺伝子についてCRISPR/Cas9システムを使用した遺伝子ノックアウトに成功しており，同様の方法論にてノックインも可能であると考えている．得られたBRAF変異オルガノイドを使用し，CpGアイランドのメチル化を惹起する条件を検討する．具体的には低酸素，酸性，低グルコース等を想定している．これら条件にてメチル化が起こらない時の対応として，メチル化シトシンの脱メチル化を阻害するIDH遺伝子変異，TET遺伝子変異を導入することでメチル化シトシンの蓄積をもたらし，擬似的にCIMPを誘導することを考慮している．最終的にはミスマッチ修復遺伝子のサイレンシングによりMSIを来すに至ることを確認し，今後のMSI大腸癌予防および治療に役立てたい．

研究成果

• [雑誌論文] Prediction of response to preoperative chemoradiotherapy in rectal cancer by using reverse transcriptase polymerase chain reaction analysis of four genes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Kobunai T, Akiyoshi T, Matsuda K, Ishihara S, Nozawa K.
  • 雑誌名: Dis Colon Rectum 巻: 57 ページ: 23-31
  • DOI: 10.1097/01.dcr.0000437688.33795.9d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in the plasma levels of cytokines/chemokines for predicting the response to chemoradiation therapy in rectal cancer patients. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tada N, Tsuno NH, Kawai K, Murono K, Nirei T, Ishihara S, Sunami E, Kitayama J, Watanabe T.
  • 雑誌名: Oncol Rep 巻: 31 ページ: 463-71
  • DOI: 10.3892/or.2013.2857
  • 査読あり
• [雑誌論文] KLF5 Regulates the Integrity and Oncogenicity of Intestinal Stem Cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakaya T, Ogawa S, Manabe I, Tanaka M, Sanada M, Sato T, Taketo MM, Nakao K, Clevers H, Fukayama M, Kuroda M, Nagai R.
  • 雑誌名: Cancer Res 巻: Epub ahead of print ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macrophages and dendritic cells emerge in the liver during intestinal inflammation and predispose the liver to inflammation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikami Y, Mizuno S, Nakamoto N, Hayashi A, Sujino T, Sato T, Kamada N, Matsuoka K, Hisamatsu T, Ebinuma H, Hibi T, Yoshimura A, Kanai T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9(1) ページ: e84619
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0084619.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical benefit of surgery for stage IV colorectal cancer with synchronous peritoneal metastasis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Kotake K, Funahashi K, Hase K, Hirata K, Iiai T, Kameoka S, Kanemitsu Y, Maeda K, Murata A, Ohue M, Shirouzu K, Takahashi K, Watanabe T, Yano H, Yatsuoka T, Hashiguchi Y, Sugihara K; Study Group for Peritoneal Metastasis from Colorectal Cancer by the Japanese Society for Cancer of the Colon and Rectum.
  • 雑誌名: J Gastroenterol 巻: 49(4) ページ: 646-54
  • DOI: 10.1007/s00535-013-0820-3.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Salvage Gastrectomy After Intravenous and Intraperitoneal Paclitaxel (PTX) Administration with Oral S-1 for Peritoneal Dissemination of Advanced Gastric Cancer with Malignant Ascites. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitayama J, Ishigami H, Yamaguchi H, Yamashita H, Emoto S, Kaisaki S, Watanabe T.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol 巻: 21(2) ページ: 539-46
  • DOI: 10.1245/s10434-013-3208-y.
  • 査読あり
• [雑誌論文] CD90(+) mesothelial-like cells in peritoneal fluid promote peritoneal metastasis by forming a tumor permissive microenvironment. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitayama J, Emoto S, Yamaguchi H, Isigami H, Watanabe T.
  • 雑誌名: PloS One 巻: 9(1) ページ: e86516
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0086516.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow cytometric quantification of intraperitoneal free tumor cells in patients with peritoneal metastasis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitayama J, Emoto S, Yamaguchi H, Ishigami H, Kamei T, Yamashita H, Seto Y, Matsuzaki K, Watanabe T.
  • 雑誌名: Cytometry B Clin Cytom 巻: 86(1) ページ: 56-62
  • DOI: 10.1002/cyto.b.21126.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Colorectal cancer and hypercoagulability. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, Watanabe T.
  • 雑誌名: Surg Today 巻: 44(5) ページ: 797-803
  • DOI: 10.1007/s00595-013-0606-5.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thrombocytosis before pre-operative chemoradiotherapy predicts poor response and shorter local recurrence-free survival in rectal cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, Kitayama J, Tsuno NH, Sunami E, Watanabe T.
  • 雑誌名: Int J Colorectal Dis 巻: 28(4) ページ: 527-535
  • DOI: 10.1007/s00384-012-1594-4.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intraperitoneal administration of cisplatin via an in situ cross-linkable hyaluronic acid-based hydrogel for peritoneal dissemination of gastric cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Emoto S, Yamaguchi H, Kamei T, Ishigami H, Suhara T, Suzuki Y, Ito T, Kitayama J, Watanabe T.
  • 雑誌名: Surg Today 巻: 44(5) ページ: 919-26
  • DOI: 10.1007/s00595-013-0674-6.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Lateral Pelvic Lymph Node Dissection in Patients with Advanced Low Rectal Cancer Treated with Preoperative Chemoradiotherapy Based on Pretreatment Imaging. (2014)
  • 著者名/発表者名: Akiyoshi T, Ueno M, Matsueda K, Konishi T, Fujimoto Y, Nagayama S, Fukunaga Y, Unno T, Kano A, Kuroyanagi H, Oya M, Yamaguchi T, Watanabe T, Muto T.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol 巻: 21(1) ページ: 189-96
  • DOI: 10.1245/s10434-013-3216-y.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unlimited in vitro expansion of adult bi-potent pancreas progenitors through the Lgr5/R-spondin axis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Huch M, Bonfanti P, Boj SF, Sato T, Loomans CJ, van de Wetering M, Sojoodi M, Li VS, Schuijers J, Gracanin A, Ringnalda F, Begthel H, Hamer K, Mulder J, van Es JH, de Koning E, Vries RG, Heimberg H, Clevers H.
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 32(20) ページ: 2708-21
  • DOI: 10.1038/emboj.2013.204.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A single strain of Clostridium butyricum induces intestinal IL-10-producing macrophages to suppress acute experimental colitis in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi A, Sato T, Kamada N, Mikami Y, Matsuoka K, Hisamatsu T, Hibi T, Roers A, Yagita H, Ohteki T, Yoshimura A, Kanai T.
  • 雑誌名: Cell Host Microbe 巻: 13(6) ページ: 711-22
  • DOI: 10.1016/j.chom.2013.05.013.
• [雑誌論文] Growing self-organizing mini-guts from a single intestinal stem cell: mechanism and applications. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Clevers H.
  • 雑誌名: Science 巻: 340(6137) ページ: 1190-4
  • DOI: 10.1126/science.1234852.
  • 査読あり
• [雑誌論文] IL-22-producing RORγt-dependent innate lymphoid cells play a novel protective role in murine acute hepatitis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A, Kanai T, Mikami Y, Chu PS, Nakamoto N, Ebinuma H, Saito H, Sato T, Yagita H, Hibi T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8(4) ページ: e62853
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0062853.
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro expansion of single Lgr5+ liver stem cells induced by Wnt-driven regeneration. (2013)
  • 著者名/発表者名: Huch M, Dorrell C, Boj SF, van Es JH, Li VS, van de Wetering M, Sato T, Hamer K, Sasaki N, Finegold MJ, Haft A, Vries RG, Grompe M, Clevers H.
  • 雑誌名: Nature 巻: 494(7436) ページ: 247-50
  • DOI: 10.1038/nature11826.
  • 査読あり
• [雑誌論文] A phase 2 trial of intravenous and intraperitoneal paclitaxel combined with S-1 for treatment of gastric cancer with macroscopic peritoneal metastasis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi H, Kitayama J, Ishigami H, Emoto S, Yamashita H, Watanabe T.
  • 雑誌名: Cancer 巻: 119(18) ページ: 3354-8
  • DOI: 10.1002/cncr.28204.
  • 査読あり
• [雑誌論文] KRAS Mutational Status in Japanese Patients with Colorectal Cancer: Results from a Nationwide, Multicenter, Cross-sectional Study. (2013)
  • 著者名/発表者名: "Watanabe T, Yoshino T, Uetake H, Yamazaki K, Ishiguro M, Kurokawa T, Saijo N, Ohashi Y, Sugihara K. "
  • 雑誌名: Jpn J Clin Oncol 巻: 43(7) ページ: 706-712
  • DOI: 10.1093/jjco/hyt062.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hepatic steatosis is associated with lower incidence of liver metastasis from colorectal cancer. (2013)
  • 著者名/発表者名: Murono K, Kitayama J, Tsuno NH, Nozawa H, Kawai K, Sunami E, Akahane M, Watanabe T.
  • 雑誌名: Int J Colorectal Dis 巻: 28(8) ページ: 1065-1072
  • DOI: 10.1007/s00384-013-1656-2.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Safety and factors contributing to the difficulty of laparoscopic surgery for rectal cancer treated with preoperative chemoradiotherapy. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishihara S, Watanabe T, Fukushima Y, Akahane T, Horiuchi A, Shimada R, Nakamura K, Hayama T, Yamada H, Nozawa K, Matsuda K, Hashiguchi Y.
  • 雑誌名: Tech Coloproctol 巻: 18(3) ページ: 247-255
  • DOI: 10.1007/s10151-013-1048-1.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxia enhances colon cancer migration and invasion through promotion of epithelial-mesenchymal transition. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hongo K, Tsuno NH, Kawai K, Sasaki K, Kaneko M, Hiyoshi M, Murono K, Tada N, Nirei T, Sunami E, Takahashi K, Nagawa H, Kitayama J, Watanabe T.
  • 雑誌名: J Surg Res 巻: 182(1) ページ: 75-84
  • DOI: 10.1016/j.jss.2012.08.034.
  • 査読あり