胃分化型腺癌における基底膜接着幹細胞の同定および生物学的意義と胃型腸型形質発現

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25460417
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 大上 直秀 広島大学, 医歯薬保健学研究院(医), 准教授 (60346484)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 癌 / 病理学 / 幹細胞

研究実績の概要

癌の発生・治療抵抗性において癌幹細胞の重要性が指摘されている。細胞株レベルでは様々なマーカーが同定されているが、組織学的な特徴はまったく分かっていない。本研究では胃癌組織における癌幹細胞の組織形態学的な特徴を明らかにすることを目的とする。特に基底膜接着幹細胞に類似した細胞に注目し、組織学的な特徴を明らかにする。
平成26年度では、癌幹細胞により構成されるスフェロイドに注目し解析を進めた。すなわち、胃癌細胞株MKN-45、MKN-74を材料にモノレイヤーの状態で培養したものと、スフェロイドを形成させた状態で培養したものからmRNAを抽出し、GeneChipを用いて網羅的遺伝子発現解析を行った。これらの遺伝子発現プロファイルを比較し、幹細胞が含まれているスフェロイドを形成させた状態で培養したもので発現が上昇している遺伝子を抽出した。
スフェロイドを形成させた状態では、モノレイヤーの状態と比較し、KIFC1の発現が亢進していることが明らかとなった。KIFC1については利用可能な抗体があり、さらに検討を進めた。外科的に切除された胃癌166例を材料にKIFC1の発現を免疫染色で解析した結果、KIFC1は非腫瘍部胃粘膜ではほとんど染色されなかったのに対し、胃癌組織では多くの腫瘍細胞の核に染色された。合計で59例（36%）の症例で陽性例を認め、臨床病理学的因子との関連を解析した結果、KIFC1陽性例は有意に高分化腺癌が多く、有意に予後不良であった。次にMKN-74を材料にKIFC1の発現をsiRNAでノックダウンし、スフェロイド形成能について検討した。その結果、ノックダウンした細胞ではスフェロイドの数、大きさ、いずれもが低下した。
以上の結果から、KIFC1は胃癌において発現が亢進しており、スフェロイド形成に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。

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

本研究では胃癌組織における癌幹細胞の組織形態学的な特徴を明らかにすることを目的とする。H26年度の研究において、癌幹細胞が含まれるスフェロイドにおいて、KIFC1の発現が亢進していることを明らかにした。癌幹細胞のマーカーは数種類同定されているが、KIF遺伝子群については全く報告されていない。KIF遺伝子群は薬剤耐性との関連も指摘されており、癌幹細胞が薬剤耐性を有することと一致する。一方、免疫染色の解析では、腫瘍組織中の0-70%の癌細胞に染色された。癌幹細胞は腫瘍組織中の数パーセント程度と推定されており、KIFC1陽性細胞は明らかに数が多い。KIFC1陽性細胞の少なくとも一部は癌幹細胞であるが、多くは癌幹細胞ではないと考えられる。
従って、KIFC1以外にも他のマーカーを同定することが必須である。KIFC1という新規癌幹細胞マーカーを同定し、研究は順調に進行してはいるが、他のマーカーの同定、あるいはより特異性の高いマーカーの開発が必須で有り、さらなる研究が必要である。

今後の研究の推進方策

本研究では胃癌組織における癌幹細胞の組織形態学的な特徴を明らかにすることを目的とする。特に基底膜接着幹細胞に類似した細胞に注目し、組織学的な特徴を明らかにする。H25年度ではポドプラニン陽性細胞が癌幹細胞マーカーであることを明らかにし、H26年では、KIF遺伝子群、特にKIFC1が癌幹細胞マーカーとして有用であることを明らかにした。一方、免疫染色を行うと0～70%の腫瘍細胞が染色され、癌幹細胞に真に特異的ではないことは明白である。
以上を踏まえ、基底膜接着幹細胞に特徴的に発現するインテグリンα2の発現を免疫染色で解析し、ポドプラニン陽性細胞、あるいはKIFC1陽性細胞とどのような関連があるのかを解析する予定である。当研究室では、幹細胞マーカーとしてReg IVやolfactomedin 4を同定している。これらとの関連も合わせて解析する。具体的にはポドプラニン、あるいはKIFC1とインテグリンα2、Reg IV、olfactomedin 4と蛍光二重免疫染色を行う。
細胞株を用いてKIFC1の発現ベクターを導入し、ヌードマウス、あるいはSCIDマウスの皮下にゼノグラフトを作成し、造腫瘍能を検討する。幹細胞に重要である遺伝子であれば、造腫瘍能が増加するはずであり、癌幹細胞の維持に必須の遺伝子であるか否かを明らかにできる。またノックダウンも行い、造腫瘍能が低下するか否かも検討する。
H27年度は本研究の最終年度であり、これまでの研究の総括を行うと共に論文を作成し、成果を公開する。

研究成果

• [雑誌論文] TSPAN8, identified by Escherichia coli ampicillin secretion trap, is associated with cell growth and invasion in gastric cancer. (2015)
  • 著者名/発表者名: Anami K, Oue N, Noguchi T, Sakamoto N, Sentani K, Hayashi T, Naito Y, Oo HZ, Yasui W
  • 雑誌名: Gastric Cancer 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aberrant DNA methylation of DLX4 and SIM1 is a predictive marker for disease progression of uterine cervical low-grade squamous intraepithelial lesion. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakane J, Taniyama K, Miyamoto K, Saito A, Kuraoka K, Nishimura T, Sentani K, Oue N, Yasui W
  • 雑誌名: Diagn Cytopathol 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] New molecular staging with G-factor supplements TNM classification in gastric cancer: a multicenter collaborative research by the Japan Society for Gastroenterological Carcinogenesis G-Project committee. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sawada T, Yashiro M, Sentani K, Oue N, Yasui W, Miyazaki K, Kai K, Fushida S, Fujimura T, Ohira M, Kakeji Y, Natsugoe S, Shirabe K, Nomura S, Shimada Y, Tomita N, Hirakawa K, Maehara Y
  • 雑誌名: Gastric Cancer 巻: 18 ページ: 119-128
  • DOI: 10.1007/s10120-014-0338-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxia-mediated CD24 expression is correlated with gastric cancer aggressiveness by promoting cell migration and invasion. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujikuni N, Yamamoto H, Tanabe K, Naito Y, Sakamoto N, Tanaka Y, Yanagihara K, Oue N, Yasui W, Ohdan H
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 105 ページ: 1411-1420
  • DOI: 10.1111/cas.12522
  • 査読あり
• [雑誌論文] MicroRNA-145 is a potential prognostic factor of scirrhous type gastric cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naito Y, Yasuno K, Tagawa H, Sakamoto N, Oue N, Yashiro M, Sentani K, Goto K, Shinmei S, Oo HZ, Yanagihara K, Hirakawa K, Yasui W
  • 雑誌名: Oncol Rep 巻: 32 ページ: 1720-1726
  • DOI: 10.3892/or.2014.3333
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of PRL1 as a novel diagnostic and therapeutic target for castration-resistant prostate cancer by the Escherichia coli ampicillin secretion trap (CAST) method. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinmei S, Sentani K, Hayashi T, Sakamoto N, Goto K, Zarni Oo H, Naito Y, Teishima J, Matsubara A, Oue N, Kuniyasu H, Yasui W
  • 雑誌名: Urol Oncol 巻: 32 ページ: 769-778
  • DOI: 10.1016/j.urolonc.2014.03.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Overexpression of ZDHHC14 promotes migration and invasion of scirrhous type gastric cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oo HZ, Sentani K, Sakamoto N, Anami K, Naito Y, Uraoka N, Oshima T, Yanagihara K, Oue N, Yasui W
  • 雑誌名: Oncol Rep 巻: 32 ページ: 403-410
  • DOI: 10.3892/or.2014.3166
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of novel transmembrane proteins in scirrhous-type gastric cancer by the Escherichia coli ampicillin secretion trap (CAST) method: TM9SF3 participates in tumor invasion and serves as a prognostic factor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oo HZ, Sentani K, Sakamoto N, Anami K, Naito Y, Oshima T, Yanagihara K, Oue N, Yasui W
  • 雑誌名: Pathobiology 巻: 81 ページ: 138-148
  • DOI: 10.1159/000357821
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MicroRNA-148a is downregulated in gastric cancer, targets MMP7, and indicates tumor invasiveness and poor prognosis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto N, Naito Y, Oue N, Sentani K, Uraoka N, Zarni Oo H, Yanagihara K, Aoyagi K, Sasaki H, Yasui W
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 105 ページ: 236-243
  • DOI: 10.1111/cas.12330
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MicroRNA-143 regulates collagen type III expression in stromal fibroblasts of scirrhous type gastric cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Naito Y, Sakamoto N, Oue N, Yashiro M, Sentani K, Yanagihara K, Hirakawa K, Yasui W
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 105 ページ: 228-235
  • DOI: 10.1111/cas.12329
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NRD1, which encodes nardilysin protein, promotes esophageal cancer cell invasion through induction of MMP2 and MMP3 expression. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uraoka N, Oue N, Sakamoto N, Sentani K, Oo HZ, Naito Y, Noguchi T, Yasui W
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 105 ページ: 134-140
  • DOI: 10.1111/cas.12316
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High miR-21 expression from FFPE tissues is associated with poor survival and response to adjuvant chemotherapy in colon cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oue N, Anami K, Schetter AJ, Moehler M, Okayama H, Khan MA, Bowman ED, Mueller A, Schad A, Shimomura M, Hinoi T, Aoyagi K, Sasaki H, Okajima M, Ohdan H, Galle PR, Yasui W, Harris CC
  • 雑誌名: Int J Cancer 巻: 134 ページ: 1926-1934
  • DOI: 10.1002/ijc.28522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinicopathological significance of MMP-7, laminin γ2 and EGFR expression at the invasive front of gastric carcinoma. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sentani K, Matsuda M, Oue N, Uraoka N, Naito Y, Sakamoto N, Yasui W
  • 雑誌名: Gastric Cancer 巻: 17 ページ: 412-422
  • DOI: 10.1007/s10120-013-0302-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Signal peptidase complex 18, encoded by SEC11A, contributes to progression via TGF-α secretion in gastric cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oue N, Naito Y, Hayashi T, Takigahira M, Kawano-Nagatsuma A, Sentani K, Sakamoto N, Zarni Oo H, Uraoka N, Yanagihara K, Ochiai A, Sasaki H, Yasui W
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 33 ページ: 3918-3926
  • DOI: 10.1038/onc.2013.364
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Canonical Wnt signals combined with suppressed TGFβ/BMP pathways promote renewal of the native human colonic epithelium. (2014)
  • 著者名/発表者名: Reynolds A, Wharton N, Parris A, Mitchell E, Sobolewski A, Kam C, Bigwood L, El Hadi A, Münsterberg A, Lewis M, Speakman C, Stebbings W, Wharton R, Sargen K, Tighe R, Jamieson C, Hernon J, Kapur S, Oue N, Yasui W, Williams MR
  • 雑誌名: Gut 巻: 63 ページ: 610-621
  • DOI: 10.1136/gutjnl-2012-304067
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Significance of spheroid formation associated genes in gastric cancer (2014)
  • 著者名/発表者名: Oue N, Mukai S, Trang Pham TB, Sentani K, Yasui W
  • 学会等名: The 8th International Conference of the International Society of Gastroenterological Carcinogenesis
  • 発表場所: ホテル日航福岡
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
  • 招待講演
• [学会発表] ポドプラニンは食道扁平上皮癌において放射線化学療法の効果予測に有効である (2014)
  • 著者名/発表者名: 大上直秀、仙谷和弘、浦岡直礼、服部拓也、安井弥
  • 学会等名: 第73回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 胃癌におけるFKTNの発現と癌の進展との関連 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大上直秀、Htoo Zarni Oo、仙谷和弘、向井正一朗、安井弥
  • 学会等名: 第23回日本がん転移学会学術総会
  • 発表場所: 金沢ニューグランドホテル
  • 年月日: 2014-07-10 – 2014-07-11
• [学会発表] SAGE法・CAST法から明らかとなった胃癌における分泌および細胞表面蛋白と胃型・腸型形質との関連 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大上直秀、仙谷和弘、浦岡直礼、服部拓也、安井弥
  • 学会等名: 第103回日本病理学会総会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2014-04-24 – 2014-04-26
  • 招待講演
• [学会発表] CAST法による胃癌関連遺伝子の同定：胃癌においてFukutinは腸型形質と関連している (2014)
  • 著者名/発表者名: 大上直秀、Oo Zarni Htoo、向井正一朗、服部拓也、仙谷和弘、坂本直也、浦岡直礼、安井弥
  • 学会等名: 第103回日本病理学会総会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2014-04-24 – 2014-04-26
• [備考] 広島大学大学院 医歯薬保健学研究院 分子病理学研究室
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/byori1/