膵癌におけるSMAD4の発現と微小環境構築による癌進展メカニズムの解明

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26830081
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 廣島 幸彦 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 客員研究員 (60718021)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 膵癌 / 微小環境 / 間質 / SMAD4 / TGFβ / マウスモデル

研究実績の概要

Fluorescent-PDXモデルの作成。
SMAD4野生型、欠失型、各々の膵癌患者から摘出された癌組織の一部を摘出後可及的速やかに免疫不全マウス（Nude mouse）の皮下に移植した。数週間後、成長した皮下腫瘍片を摘出、細分化し、RFP発現トランスジェニックヌードマウスの膵尾部に移植し、SMAD4野生型、欠失型、各々のFluorescent-PDXモデルを樹立した。上記のように昨年度樹立した欠失型Fluorescent-PDXが継代中に感染し、使用不能となったため、今年度に再度別の患者検体を用い樹立した。
TGFβR1阻害薬（SB-43154）によるTME変化のintravital realtime imaging。
上記２種のモデルにおいて、腫瘍がヌードマウス内で成長したのを確認後、マウスにTGFβR1阻害薬を腹腔内投与する。麻酔下にマウスの膵尾部を露出し、投薬前から投薬後6週間まで1週間毎に腫瘍径を測定した。また共焦点レーザー顕微鏡を用い、腫瘍内部のTMEの変化を観察した。その結果、SMAD4欠失型（BxPC3）の方が野生型（MiaPaca2）と比較し有意に間質の面積が広く、SMAD4欠失型（BxPC3）腫瘍の担癌マウスにTGFβR1阻害薬を腹腔内投与すると、Vehicleと比較し腫瘍径は有意に増大したが、腫瘍内の間質量は有意に低下した（AACR2016にて発表予定）。
TGFβR1阻害薬とゲムシタビンの併用療法。
SMAD4欠失型（BxPC3）腫瘍に対しTGFβR1阻害薬とゲムシタビンの併用療法の有用性を検討した。①Vehicle、②ゲムシタビン単独、③TGFβR1阻害薬単独、④併用療法の4グループを準備し治療効果を検討したところ、他の群と比較し、併用療法群において有意に腫瘍縮小効果を認めた。また、併用群では腫瘍組織はほぼ壊死しており、病理学的にも非常に高い効果が認められた（AACR2016にて発表予定）。

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

当初の予定通り、SMAD4欠失型（BxPC3）腫瘍の担癌マウスにTGFβR1阻害薬を腹腔内投与し、腫瘍内間質量の変化を観察した。TGFβR1阻害薬群では、Vehicleと比較し腫瘍径は増大したが、腫瘍内の間質量は有意に低下するという知見を得た。また、SMAD4欠失型（BxPC3）腫瘍に対するTGFβR1阻害薬とゲムシタビンの併用療法の有用性を検討し、併用療法群において有意な腫瘍縮小効果だけでなく、病理学的にも高い治療効果を認め、膵癌に対してTGFβR1阻害薬とゲムシタビンの併用療法が非常に有効である可能性があるという示唆に富む発見をした。以上の結果から概ね予定通りに研究が進んでいると判断した。

今後の研究の推進方策

昨年度は細胞株のFluorescent-stromaモデルを用いた実験を主に行った。今後はSMAD4野生型、欠失型、各々のFluorescent-PDXモデルを用いて、腫瘍内の間質量の比較やTGFβR1阻害薬投与による腫瘍径や間質量の変化、ゲムシタビンとの併用療法の有用性についても同様に検討していく予定である。また、プロテオーム解析により同定された分子群をネットワーク解析ソフト（KMデータ）を用い、シグナル別に整理し、TME関連候補分子を同定する。

次年度使用額が生じた理由

継代中であったSMAD4欠失型Fluorescent-PDXモデルが感染し使用不能となったため、別の患者検体を用いて再樹立するのに時間を要し、Fluorescent-PDXモデルを用いた動物実験が施行できなかったため。

次年度使用額の使用計画

新たにSMAD4欠失型のFluorescent-PDXモデルを作成できたので、それを用いて腫瘍内の間質量の比較やTGFβR1阻害薬投与による腫瘍径や間質量の変化、ゲムシタビンとの併用療法の有用性についても同様に検討していく予定である。また、プロテオーム解析により同定された分子群をネットワーク解析ソフト（KMデータ）にて分析し、シグナル別に整理し、TME関連候補分子を同定して行く予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Patient-derived orthotopic xenograft (PDOX) nude mouse model of soft-tissue sarcoma more closely mimics the patient behavior in contrast to the subcutaneous ectopic model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshima Y, Zhang Y, Zhang N, Uehara F, Maawy A, Murakami T, Mii S, Yamamoto M, Miwa S, Yano S, Momiyama M, Mori R, Matsuyama R, Chishima T, Tanaka K, Ichikawa Y, Bouvet M, Endo I, Hoffman RM.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 35 ページ: 697-701
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Establishment of a patient-derived orthotopic Xenograft (PDOX) model of HER-2-positive cervical cancer expressing the clinical metastatic pattern. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshima Y, Zhang Y, Zhang N, Maawy A, Mii S, Yamamoto M, Uehara F, Miwa S, Yano S, Murakami T, Momiyama M, Chishima T, Tanaka K, Ichikawa Y, Bouvet M, Murata T, Endo I, Hoffman RM.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10 ページ: e0117417
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0117417.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fluorescence-guided surgery, but not bright-light surgery, prevents local recurrence in a pancreatic cancer patient derived orthotopic xenograft (PDOX) model resistant to neoadjuvant chemotherapy (NAC). (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshima Y, Maawy A, Zhang Y, Murakami T, Momiyama M, Mori R, Matsuyama R, Chishima T, Tanaka K, Ichikawa Y, Endo I, Hoffman RM, Bouvet M.
  • 雑誌名: Pancreatology 巻: 15 ページ: 295-301
  • DOI: 10.1016/j.pan.2015.02.008.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photoimmunotherapy Inhibits Tumor Recurrence After Surgical Resection on a Pancreatic Cancer Patient-Derived Orthotopic Xenograft (PDOX) Nude Mouse Model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshima Y, Maawy A, Zhang Y, Guzman MG, Heim R, Makings L, Luiken GA, Kobayashi H, Tanaka K, Endo I, Hoffman RM, Bouvet M.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 22 ページ: 1469-1474
  • DOI: 10.1245/s10434-015-4553-9.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tumor-Targeting Salmonella typhimurium A1-R in Combination with Trastuzumab Eradicates HER-2-Positive Cervical Cancer Cells in Patient-Derived Mouse Models. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshima Y, Zhang Y, Zhao M, Zhang N, Murakami T, Maawy A, Mii S, Uehara F, Yamamoto M, Miwa S, Yano S, Momiyama M, Mori R, Matsuyama R, Chishima T, Tanaka K, Ichikawa Y, Bouvet M, Endo I, Hoffman RM.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10 ページ: e0120358
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120358.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tumor-Targeting Salmonella typhimurium A1-R Arrests a Chemo-Resistant Patient Soft-Tissue Sarcoma in Nude Mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshima Y, Zhao M, Zhang Y, Zhang N, Maawy A, Murakami T, Mii S, Uehara F, Yamamoto M, Miwa S, Yano S, Momiyama M, Mori R, Matsuyama R, Chishima T, Tanaka K, Ichikawa Y, Bouvet M, Endo I, Hoffman RM.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0134324
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0134324.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adjuvant treatment with tumor-targeting Salmonella typhimurium A1-R reduces recurrence and increases survival after liver metastasis resection in an orthotopic nude mouse model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murakami T, Hiroshima Y, Zhao M, Zhang Y, Chishima T, Tanaka K, Bouvet M, Endo I, Hoffman RM.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 6 ページ: 41856-41862
  • DOI: 10.18632/oncotarget.6170.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fluorescence-Guided Surgery of Liver Metastasis in Orthotopic Nude-Mouse Models. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murakami T, Hiroshima Y, Zhang Y, Chishima T, Tanaka K, Bouvet M, Endo I, Hoffman RM.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0138752
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0138752.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Therapeutic efficacy of tumor-targeting Salmonella typhimurium A1-R on human colorectal cancer liver metastasis in orthotopic nude-mouse models. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murakami T, Hiroshima Y, Zhao M, Zhang Y, Chishima T, Tanaka K, Bouvet M, Endo I, Hoffman RM.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 6 ページ: 31368-31377
  • DOI: 10.18632/oncotarget.5187.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improved disease-free survival and overall survival after fluorescence-guided surgery of liver metastasis in an orthotopic nude mouse model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murakami T, Hiroshima Y, Zhang Y, Bouvet M, Chishima T, Tanaka K, Endo I, Hoffman RM.
  • 雑誌名: J Surg Oncol. 巻: 112 ページ: 119-124
  • DOI: 10.1002/jso.23986.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Curative fluorescence-guided surgery of pancreatic cancer in combination with UVC irradiation in orthotopic mouse models (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Hiroshima, Ali Maawy, Yong Zhang, Sho Sato, Takashi Murakami, Mako Yamamoto, Fuminari Uehara, Shinji Miwa, Shuya Yano, Masashi Momiyama, Takashi Chishima, Kuniya Tanaka, Michael Bouvet, Itaru Endo, Robert M. Hoffman
  • 学会等名: AACR
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 2015-04-20 – 2015-04-22
  • 国際学会
• [学会発表] Efficacy of photo-immunotherapy in combination with surgical resection on a pancreatic cancer patient derived orthotopic xenograft (PDOX) (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Hiroshima, Ali Maawy, Yong Zhang, Sho Sato, Takashi Murakami, Mako Yamamoto, Fuminari Uehara, Shinji Miwa, Shuya Yano, Masashi Momiyama, Takashi Chishima, Kuniya Tanaka, Michael Bouvet, Itaru Endo, Robert M. Hoffman
  • 学会等名: AACR
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 2015-04-20 – 2015-04-22
  • 国際学会