大腸がんの遺伝学的不均一性発生様式の生体時空間にわたるシステム的統合理解

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: がんシステムの新次元俯瞰と攻略
• 研究課題/領域番号: 16H01576
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 三森 功士 九州大学, 大学病院, 教授 (50322748)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: PDXマウスモデル / 全エキソームシークエンス

研究実績の概要

大腸癌の腫瘍内遺伝学的不均一性の空間的及び時間的分布の発生様式を明らかにすることを目的として研究を開始し、平成28年度中の進捗は以下の通りであった。
1. 大腸癌の症例集積とPDXマウスモデルの作成
九州大学病院別府病院外科にて手術を行った進行大腸癌症例２例において、摘出後の大腸癌原発巣組織を一部採取し、NOD/SCIDマウスの皮下に腫瘍組織を移植することでPDXマウスモデルを作成した。この際、同時に正常大腸組織の一箇所、大腸癌原発巣組織の複数箇所より組織を採取し冷凍保存した。マウスに移植された腫瘍が増大し、適切な容積となった時点でマウスを安楽死させ、腫瘍を摘出した。この腫瘍を更に別のマウスに移植することを繰り返し、経時的に腫瘍を採取した。
2. DNA抽出と全エキソームシークエンス
1.で得られた正常大腸組織、大腸癌組織及びマウスに移植して得られた大腸癌組織計１３検体よりgenomic DNAを抽出し、全エキソームシークエンシングを行った。１３検体全てにおいてシークエンスが終了し、現在遺伝子変異について解析中である。

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

当初の計画では先行研究において使用され、冷凍保存されていた大腸癌組織を顕微鏡観察下にレーザーマイクロダイセクション法を用いて複数箇所採取し、全エキソームシークエンシングを行うことで空間的な遺伝子変異の分布を明らかにする予定であった。しかし凍結保存されている検体の薄切化が困難であったことや、同一実験系での結果の解釈が望ましいとの考えから、PDXマウスモデル作成時に採取した大腸癌原発巣組織を複数箇所採取し、PDXマウスより採取した腫瘍とともに全エキソームシークエンシングを行う方針とした。上記１３検体を用いて空間的、時間的な遺伝学的不均一性の分布を明らかにしたのちにレーザーマイクロダイセクション法によって大腸癌原発巣組織の空間的な遺伝学的不均一性の分布を明らかにすることを検討する。現在１３検体のシークエンスが終了し解析中であり、概ね順調に進展していると考えられる。今後の症例の追加及び解析方法については現在解析中の結果によって慎重に検討する。

今後の研究の推進方策

本研究の当初の仮説は、「進行大腸癌の空間的及び時間的な遺伝学的不均一性は中立進化によってもたらされており、その発生様式は全体と部分が相似している」といいうものである。全エキソームシークエンス結果の解析を行い、遺伝子変異分布、コピー数変化を同定し、時間的な遺伝学的不均一性の発生様式を明らかにする。大腸癌原発巣組織をレーザーマイクロダイセクション法によって分割し、空間的な遺伝学的不均一性の分布を明らかにすることも検討したい。また、スーパーコンピューターを駆使したシミュレーションモデルによってこれらの発生様式を検証する方針である。さらに、これから得られた結果をもとにPDXマウスモデルにおいて既存の制がん剤を投与することにより腫瘍内遺伝学的不均一性の発生様式が変化するのかを検証し、大腸癌の治療抵抗性の獲得機序の理解の深化につなげたいと考えており、今後症例の追加を検討している。

研究成果

• [雑誌論文] Clinical Significance of FANCD2 Gene Expression and its Association with Tumor Progression in Hepatocellular Carcinoma. (2017)
  • 著者名/発表者名: Komatsu H, Masuda T, Iguchi T, Nambara S, Sato K, Hu Q, Hirata H, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Eguchi H, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Anticancer Res 巻: 37(3) ページ: 1083-1090.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Overexpression of CXCR7 Is a Novel Prognostic Indicator in Gastric Cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nambara S, Iguchi T, Oki E, Tan P, Maehara Y, Mimori K.
  • 雑誌名: Dig Surg 巻: Epub ページ: Epub
  • DOI: 10.1159/000452977
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] miR-146a Polymorphism (rs2910164) Predicts Colorectal Cancer Patients' Susceptibility to Liver Metastasis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iguchi T, Nambara S, Masuda T, Komatsu H, Ueda M, Kidogami S, Ogawa Y, Hu Q, Sato K, Saito T, Hirata H, Sakimura S, Uchi R, Hayashi N, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Maehara Y, Mimori K.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 11(11) ページ: e0165912.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0165912.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Attenuated RND1 Expression Confers Malignant Phenotype and Predicts Poor Prognosis in Hepatocellular Carcinoma (2016)
  • 著者名/発表者名: Komatsu H, Iguchi T, Masuda T, Hirata H, Ueda M, Kidogami S, Ogawa Y, Sato K, Hu Q, Nambara S, Saito T, Sakimura S, Uchi R, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Eguchi H, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 24(3) ページ: 850-859.
  • DOI: 10.1245/s10434-016-5573-9.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Somatic mutations in plasma cell-free DNA are diagnostic markers for esophageal squamous cell carcinoma recurrence. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueda M, Iguchi T, Masuda T, Nakahara Y, Hirata H, Uchi R, Niida A, Momose K, Sakimura S, Chiba K, Eguchi H, Ito S, Sugimachi K, Yamasaki M, Suzuki Y, Miyano S, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Oncotarget. 巻: 7(38) ページ: 62280-62291.
  • DOI: 10.18632/oncotarget.11409.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 8q24 Polymorphisms and Diabetes Mellitus Regulate Apolipoprotein A-IV in Colorectal Carcinogenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimachi K, Yamaguchi R, Eguchi H, Ueda M, Niida A, Sakimura S, Hirata H, Uchi R, Shinden Y, Iguchi T, Morita K, Yamamoto K, Miyano S, Mori M, Maehara Y, Mimori K.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 23(Suppl 4) ページ: :546-551
  • DOI: 10.1245/s10434-016-5374-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression of PD-L1 and HLA Class I in Esophageal Squamous Cell Carcinoma: Prognostic Factors for Patient Outcome. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito S, Okano S, Morita M, Saeki H, Tsutsumi S, Tsukihara H, Nakashima Y, Ando K, Imamura Y, Ohgaki K, Oki E, Kitao H, Mimori K, Maehara Y.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 23(Suppl 4) ページ: 508-515
  • DOI: 10.1245/s10434-016-5376-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HOXB7 Expression is a Novel Biomarker for Long-term Prognosis After Resection of Hepatocellular Carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Komatsu H, Iguchi T, Masuda T, Ueda M, Kidogami S, Ogawa Y, Nambara S, Sato K, Hu Q, Saito T, Hirata H, Sakimura S, Uchi R, Hayashi N, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Eguchi H, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 36(6) ページ: 2767-73.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aberrant Methylation of FOXE1 Contributes to a Poor Prognosis for Patients with Colorectal Cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimachi K, Matsumura T, Shimamura T, Hirata H, Uchi R, Ueda M, Sakimura S, Iguchi T, Eguchi H, Masuda T, Morita K, Takenaka K, Maehara Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Ann Surg Oncol. 巻: 23(12) ページ: 3948-3955
  • DOI: 10.1245/s10434-016-5289-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Decreased Expression of Fructose-1,6-bisphosphatase Associates with Glucose Metabolism and Tumor Progression in Hepatocellular Carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirata H, Sugimachi K, Komatsu H, Ueda M, Masuda T, Uchi R, Sakimura S, Nambara S, Saito T, Shinden Y, Iguchi T, Eguchi H, Ito S, Terashima K, Sakamoto K, Hirakawa M, Honda H, Mimori K.
  • 雑誌名: Cancer Res. 巻: 76(11) ページ: 3265-76.
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-15-2601.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increased Copy Number of the Gene Encoding SF3B4 Indicates Poor Prognosis in Hepatocellular Carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iguchi T, Komatsu H, Masuda T, Nambara S, Kidogami S, Ogawa Y, Hu Q, Saito T, Hirata H, Sakimura S, Uchi R, Hayashi N, Ito S, Eguchi H, Sugimachi K, Maehara Y, Mimori K.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 36(5) ページ: 2139-44.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integrated Molecular Profiling of Human Gastric Cancer Identifies DDR2 as a Potential Regulator of Peritoneal Dissemination. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurashige J, Hasegawa T, Niida A, Sugimachi K, Deng N, Mima K, Uchi R, Sawada G, Takahashi Y, Eguchi H, Inomata M, Kitano S, Fukagawa T, Sasako M, Sasaki H, Sasaki S, Mori M, Yanagihara K, Baba H, Miyano S, Tan P, Mimori K.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 6:22371 ページ: srep22371.
  • DOI: 10.1038/srep22371.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical and biological significance of circulating tumor cells in cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masuda T, Hayashi N, Iguchi T, Ito S, Eguchi H, Mimori K.
  • 雑誌名: Mol Oncol. 巻: 10(3) ページ: 408-17
  • DOI: 10.1016/j.molonc.2016.01.010.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical and biological significance of transcription termination factor, RNA polymerase I in human liver hepatocellular carcinoma. (2016)
  • 著者名/発表者名: Komatsu H, Iguchi T, Ueda M, Nambara S, Saito T, Hirata H, Sakimura S, Takano Y, Uchi R, Shinden Y, Eguchi H, Masuda T, Sugimachi K, Eguchi H, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • 雑誌名: Oncol Rep. 巻: 35(4) ページ: 2073-80.
  • DOI: 10.3892/or.2016.4593.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 大腸がんのゲノム解析による新たな発がん・がん進展モデルの提唱 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三森功士
  • 学会等名: 第26回泌尿器科分子・細胞研究会
  • 発表場所: 大分
  • 年月日: 2017-03-10 – 2017-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸癌のゲノム進化にみる自然選択説と中立進化説～固形がん原発巣の一腫瘍内多様性について～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 三森功士
  • 学会等名: 九州胆・膵癌治療フォーラム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2017-01-20 – 2017-01-20
• [学会発表] PSPHは7番染色体上に存在する大腸癌の新規ドライバー候補遺伝子である (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤晋彰、胡慶江、木戸上真也、齋藤衆子、南原翔、小松久晃、平田秀成、﨑村正太郎、黒田陽介、伊藤修平、江口英利、増田隆明、三森功士
  • 学会等名: 第75回日本癌学会学術集会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-10-06 – 2016-10-08
• [学会発表] がん幹細胞および幹細胞ニッチを制御する分子標的治療の確立を目指して (2016)
  • 著者名/発表者名: 三森功士
  • 学会等名: 第14回日本臨床腫瘍学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-07-28 – 2016-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸癌におけるmiR-146a多型（rs2910164）の臨床的意義. (2016)
  • 著者名/発表者名: 井口友宏、増田隆明、小松久晃、南原翔、木戸上真也、胡慶江、林直樹、伊藤修平、江口英利、三森功士
  • 学会等名: 第71回日本消化器外科学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [学会発表] 大腸癌における7番染色体上のドライバー遺伝子の同定. (2016)
  • 著者名/発表者名: 江口英利、増田隆明、胡慶江、木戸上真也、南原翔、小松久晃、林直樹、井口友宏、伊藤修平、三森功士
  • 学会等名: 第71回日本消化器外科学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [学会発表] 数理生物統合解析による大腸癌のドライバー遺伝子BZW2の同定とその臨床学的意義. (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田隆明、胡慶江、木戸上真也、南原翔、小松久晃、林直樹、井口友宏、伊藤修平、江口英利、三森功士
  • 学会等名: 第71回日本消化器外科学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [学会発表] Proposal of new tactics to overcome resistance to molecular target therapy provoked heterogenetiy. (2016)
  • 著者名/発表者名: 三森功士、高橋佑典、内龍太郎、新井田厚司、宮野悟、森正樹
  • 学会等名: 第71回日本消化器外科学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [学会発表] 大腸癌症例の原発巣および肝転移巣癌細胞の統合的解析による多様性の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江口英利、高橋佑典,木戸上真也、胡慶江、南原翔、小松久晃、上田正射、林直樹、井口友宏、増田隆明、伊藤修平、三森功士
  • 学会等名: 第116回日本外科学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-04-14 – 2016-04-16