発がん過程におけるインスレーターおよびメチル化機構の相互関係の解明と診断への展開

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25460413
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 井村 穣二 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 教授 (80316554)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 多段階発癌 / インスレーター機構 / メチル化異常 / 乳癌 / 胆道癌 / CTCF / Dnmt

研究概要

発がん過程における様々なゲノム異常と共にエピゲノム異常としてのメチル化あるいはインスレーター機構の異常に関して検討を加えてきた。特に、乳癌や胆道癌では、他の悪性腫瘍同様に様々な遺伝子のプロモーター領域におけるCpGアイランドにおけるメチル化によって不活化が生じているだけでなく、上流にあるインスレーター機構によって転写制御をうけていることも明らかにした。これまで、独立して研究されてきたこの二つの機構は、実は相互に関連性をもっていることも明らかになった。すなわち、メチル化による発現停止により、本来のインスレーター機構の役割である、発現制御機構が必然的にその必要性が失われることを説明している可能性がある。事実、本来核内に発現しているインスレーター調節因子であるCTCFが、細胞質へとその発現部位を変化させていることにも繋がる。それら細胞質内発現と連動して、メチル化変換酵素であるDnmt-1と3bもメチル化異常を反映して、蛋白レベルならびにmRNAレベルでもその量を増していることも明らかになった。
一方、乳癌や胆道癌でのメチル化は、他の悪性腫瘍同様、数々の遺伝子において多く認められ、共通した遺伝子の不活化も認められた。さらにそれらの頻度はDnmt-1と3bの発現だけでなく、CTCFの細胞質内発現とも相関した。すなわち、高メチル化状態の乳癌や胆道癌では、それらの反映してメチル化変換酵素の発現亢進を示す共に、一方の転写制御因子であるインスレーター調節因子であるCTCFがその役割を失い、細胞質内へのその局在を移して、分解へと向かっている可能性を示唆した。
乳癌及び胆道癌におけるDnmt-1と3bの発現ならびにCTCFでの核･細胞質発現の挙動と臨床病理学的諸因子との関連性では、TNM分類の中でもT因子との関連性を認め、腫瘍の進展に伴ってこれらの因子が変化していく可能性を示唆していた。

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

免疫組織学的には胆道癌でのDnmt-1、3bとも進展過程に応じてその発現亢進を示す一方、炎症など非腫瘍性疾患では発現が僅かであり、その分布も限られた範囲内であった。CTCFは非腫瘍性疾患では主に核内に発現している場合が多く、腫瘍細胞では多くの場合、核内での発現低下が主体をなす一方で、細胞質発現が核内発現の減弱した細胞で多く認められた。
乳腺では、増殖症である乳腺症では、その多くがCTCFの核内発現と、少数例においてDnmt-1、3bが認められたが、何れも、ごく少数の細胞に留まっていた。良性腫瘍である線維腺腫と乳管内乳頭腫では、前者でのCTCFならびにDnmt-1、3bの発現の挙動は乳腺症に類似したものであったが、乳管内乳頭腫では、各因子ともその発現の亢進を認めた。さらに、浸潤性乳管癌は組織型に差異なく、進行度を増すに従い、CTCFの核内発現の減弱と細胞質内発現、Dnmt-1と3bの発現増強を示していた。同時に行ったMetylation specific－PCR: MSPによるメチル化解析ではER(100%)、RASSF1a(58%)、TWIST(50%)、RAR-β2(17%)、HIN-1(17%)の順にメチル化されており、それらのメチル化頻度（CIMP）は約半数例において、そのメチル化されている遺伝子が半数以上に認められた。また、腫瘍組織におけるDnmt-1のmRNA発現量を非腫瘍組織と比較したRT-PCRでの検討では、Dnmt-1mRNA発現量に相関して、メチル化遺伝子の数を増していた。一方、CIMPとDnmt-1 mRNA発現量とDnmt-1の免疫組織学的発現とは両者とも有意な相関性を示していた(p<0.001)。
以上のことからも、胆道癌および乳癌とも多段階発がん過程においてメチル化異常の頻度の増加とインスレーター機構の異常が深く関与していることが明らかになった。

今後の研究の推進方策

今後は、胆道癌並びに乳癌におけるCTCF mRNAの発現とメチル化との相互関係に関しては、各々の細胞株における脱メチル化処理(5-aza)で変化を及ぼすか検討する。また、CTCFの細胞内局在をより定量的な側面から、各細胞分画蛋白に対するWestern blottingにより定量化を試みる。さらにCTCFの細胞内での動的変化をTime lap法により胆道癌細胞及び乳癌細胞での観察を行うことで捕捉を行う。
胆道癌あるいは乳癌だけに留まらず、他の悪性腫瘍においてもCTCFの発現ならびにその細胞質内挙動とメチル化異常の関連性について、肺癌、膵癌および肝臓癌において検討を加えていく。

研究成果

• [雑誌論文] Manganese superoxide dismutase plays an important role in the inflammatory process and predicts disease severity and activity in patients with ulcerative colitis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikumoto T, Hayashi S, Tomita S, Miwa S, Mitomi H, Fujimori T, Imura J.
  • 雑誌名: APMIS 巻: 122 ページ: 512-517
  • DOI: 10.1111/apm.12192
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Malignant transformation of hyperplastic gastric polyps: An immunohistochemicaland pathological study of the changes of neoplastic phenotype. (2014)
  • 著者名/発表者名: Imura J, Hayashi S, Ichikawa K, Miwa S, Nakajima T, Nomoto K, Tsuneyama K, Nogami T, Saitoh H, Fujimori T.
  • 雑誌名: Oncol Lett 巻: 7 ページ: 1459-1463
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neonatal MSG Treatment Causes Obesity, Diabetes, and Macrovesicular Steatohepatitis with Liver Nodules in DIAR Mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuneyama K, Nishida T, Baba H, Taira S, Fujimoto M, Nomoto K, Hayashi S, Miwa S, Nakajima T, Sutoh M, Oda E, Hokao R, Imura J.
  • 雑誌名: J Gastroenterol Hepatol 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1111/jgh.12610
  • 査読あり
• [雑誌論文] Introduction and utility of liquid-based cytology on aspiration biopsy of peripheral nodular lesions of the lung. (2014)
  • 著者名/発表者名: Imura J, Abe K, Uchida Y, Shibata M, Tsunematsu K, Sathoh M, Miwa S, Nakajima T, Nomoto K, Hayashi S, Tsuneyama K.
  • 雑誌名: Oncol lett 巻: 7 ページ: 669-673
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of KRAS Mutations in Cases of Metastatic Colorectal Cancer at a Single Institution in Tochigi, Japan. (2014)
  • 著者名/発表者名: Saito N, Tomita S, Ichikawa K, Mitomi H, Imura J, Fujimori T.
  • 雑誌名: Patholobiology 巻: 81 ページ: 133-137
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple and rapid decalcification procedure of skeletal tissues for pathology using an ultrasonic cleaner with D-mannitol and formic acid. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hatta H, Tsuneyama K, Nomoto K, Hayashi S, Miwa S, Nakajima T, Nishida T, Nakanishi Y, Imura J
  • 雑誌名: Acta Histochem 巻: 1281 ページ: 20-28
  • DOI: 10.1016/j.acthis.2014.01.006.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Taguchi K, Sakata K, Ohashi W, Imaizumi T, Imura J, Hattori Y. (2014)
  • 著者名/発表者名: Taguchi K, Sakata K, Ohashi W, Imaizumi T, Imura J, Hattori Y.
  • 雑誌名: J Pharmacol Exp Ther 巻: 349 ページ: 199-208
  • DOI: 10.1124/jpet.113.211854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the anatomic subsites, gender and age in unresectable advanced colorectal carcinomas in Tochigi, Japan suggests a shift in location towards the right side colon in elderly patients treated with cetuximab. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Ichikawa K, Maruoka T, Tomita S, Ueda H, Yamaguchi T, Shida Y, Kato H, Nagata H, Kubota K, Akimoto N, Sakamoto C, Imura J, Arita M, Tanaka H, Okamoto Y, Igarashi Y, Fujimori T..
  • 雑誌名: Mil Clin Oncol 巻: 1 ページ: 291-296
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histopathological analysis for osteomalacia and tubulopathy in itai-itai disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Baba H, Tsuneyama K, Kumada T, Aoshima K, Imura J.
  • 雑誌名: J Toxicol Sci 巻: 39 ページ: 91-96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of regenerating gene Iα appears to reflect aberration of crypt cell compartmentalization in sessile serrated adenoma/polyps of the colon. (2013)
  • 著者名/発表者名: Okamoto K, Fujimori T, Yamaguchi T, Ichikawa K, Tomita S, Sugai T, Imura J, Ohkura Y, Yao T, Fujii S, Kusaka T, Sekikawa A, Fukui H, Chiba T, Kato H, Mitomi H.
  • 雑誌名: Digan Pathol 巻: 8 ページ: 187-195
  • DOI: 10.1186/1746-1596-8-187.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous onset of nonalcoholic steatohepatitis and hepatocellular carcinoma in a mouse model of metabolic syndrome. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishida T, Tsuneyama K, Fujimoto M, Nomoto K, Hayashi S, Miwa S, Nakajima T, Nakanishi Y, Sasaki Y, Suzuki W, Iizuka S, Nagata M, Shimada T, Aburada M, Shimada Y, Imura J.
  • 雑誌名: Lab Invest 巻: 93 ページ: 230-241
  • DOI: 10.1038/labinvest.2012.155
  • 査読あり
• [雑誌論文] The liver in itai-itai disease (chronic cadmium poisoning): pathological features and metallothionein expression (2013)
  • 著者名/発表者名: Baba H, Tsuneyama K, Yazaki M, Nagata K, Minamisaka T, Tsuda T, Nomoto K, Hayashi S, Miwa S, Nakajima T, Nakanishi Y, Aoshima K, Imura J.
  • 雑誌名: Mod Pathol 巻: 26 ページ: 1228-1234
  • DOI: 10.1038/modpathol.2013.62
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diagnosis of desmoplastic reaction by immunohistochemical analysis, in biopsy specimens of early colorectal carcinomas, is efficacious in estimating the depth of invasion. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohno K, Fujimori T, Okamoto Y, Ichikawa K, Yamaguchi T, Imura J, Tomita S, Mitomi H.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 14 ページ: 13129-13136
  • DOI: 10.3390/ijms140713129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autoimmune features in metabolic liver disease: a single-center experience and review of the literature. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuneyama K, Baba H, Kikuchi K, Nishida T, Nomoto K, Hayashi S, Miwa S, Nakajima T, Nakanishi Y, Masuda S, Terada M, Imura J, Selmi C.
  • 雑誌名: Clin Rev Allergy Immunol 巻: 45 ページ: 143-148
  • DOI: 10.1007/s12016-013-8383-x.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Digestive disease management in Japan: a report on The 6th Diagnostic Pathology Summer Fest in 2012. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa K, Fujimori T, Moriya T, Ochiai A, Yoshinaga S, Kushima R, Nagahama R, Ohkura Y, Tanaka S, Ajioka Y, Hirata I, Tanaka M, Hoshihara Y, Kinoshita Y, Sasano H, Iwashita A, Tomita S, Hirota S, Yao T, Fujii S, Matsuda T, Ueno H, Ishikawa Y, Takubo K, Fukushima N, Sugai T, Iwafuchi M, Imura J, Manabe T, Fukayama M.
  • 雑誌名: Digestion 巻: 88 ページ: 153-160
  • DOI: 10.1159/000355330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunohistochemical analysis of chromogranin A and p53 expressions in ulcerative colitis-associated neoplasia: neuroendocrine differentiation as an early event in the colitis-neoplasia sequence. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigaki K, Mitomi H, Fujimori T, Ichikawa K, Tomita S, Imura J, Fujii S, Itabashi M, Kameoka S, Sahara R, Takenoshita S.
  • 雑誌名: Hum Pathol 巻: 44 ページ: 2393-2399
  • DOI: 10.1016/j.humpath.2013.06.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein expression, mRNA expression and gene amplification of DNA methyltransferase 1 in endometrial tumor tissues. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikeda S, Imura J, Suzuki K.
  • 雑誌名: Mil Cln Oncol 巻: 1 ページ: 423-429
  • 査読あり
• [学会発表] 胆道系悪性腫瘍に対する胆汁検体を用いたメチル化解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井村 穣二, 澤田 拓哉, 内田 好明, 三輪 重治, 中嶋 隆彦, 林 伸一, 野本 一博, 常山 幸一, 吉岡 伊作, 塚田 一博
  • 学会等名: 日本胆道学会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20130919-20130920
• [学会発表] 膵癌細胞の胞巣形成の際の細胞極性を規定する因子の探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井村 穣二, 中嶋 隆彦, 三輪 重治, 林 伸一, 野本 一博, 常山 幸一
  • 学会等名: 日本膵臓学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130725-20130726
• [学会発表] 井村 穣二, 平 修, 常山 幸一, 中嶋 隆彦, 中西 ゆう子, 三輪 重治, 林 伸一, 野本 一博, 西田 健志, 八田 秀樹 (2013)
  • 著者名/発表者名: 肝癌において特異的に発現している分子の網羅的解析
  • 学会等名: 日本病理学会総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20130606-20130608
• [学会発表] 乳腺腫瘍におけるインスレーターおよびメチル化機構の役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井村 穣二, 阿部 香織, 野本 一博, 三輪 重治, 中嶋 隆彦, 林 伸一, 常山 幸一
  • 学会等名: 日本病理学会総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20130606-20130608
• [学会発表] 質量顕微鏡を用いた肺腫瘍において特異的に生じている分子の捕捉 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井村 穣二(富山大学), 平 修, 常山 幸一, 中西 ゆう子, 中嶋 隆彦, 三輪 重治, 林 伸一, 野本 一博, 西田 健志, 八田 秀樹
  • 学会等名: 日本病理学会総会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20130606-20130608