食道癌の時空間的オミックス解析による進化と多様性の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04921
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 三森 功士 九州大学, 大学病院, 教授 (50322748)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土岐 祐一郎 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20291445) ; 鈴木 穣 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (40323646) ; 宮野 悟 東京大学, 医科学研究所, 教授 (50128104) ; 山本 健 久留米大学, 医学部, 教授 (60274528) ; 伊藤 隆司 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90201326)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: evolution / methylation / clonality / CCFP

Outline of Annual Research Achievements

癌は多様性を構築し、様々な刺激に対して強靭であり、治療に対して難治を示す。とりわけ食道癌は、消化器悪性腫瘍の中で悪性度の高い癌種として知られる。その理由は一般的に重要臓器が隣接し、リンパ流が豊富であるためと考えられているが、食道癌細胞自体の悪性度の高さも考えられている。様々な癌腫における株化細胞レベルの悪性度の解析はなされているが、実際の原発巣におけるゲノムまたはエピゲノムレベルにおける進化(evolution)について解析し、比較した研究はない。
これまでにわれわれは、(A)大腸癌9症例それぞれについて原発巣におけるゲノム・エピゲノムレベルのmulti-regionalなオミックス解析(MRA) (Exome、Copy数、メチル化アレイ、発現遺伝子アレイ)を行い、多様性を獲得する進化機構を明らかにした(UchiらPLoS Genet 2016)。他方、われわれは(B)食道癌144例についてのオミックス解析により飲酒喫煙のリスク多型と関連する変異遺伝子群を明らかにすると同時に、変異のdriver遺伝子について明らかにした(SawadaらPLoS One 2015)。
今回われわれは、(A)のMRAの技術を用いて食道癌10例の各原発腫瘍の進化を明らかにして、(B)の症例横断的データベースの結果とBioinformatics手法により統合解析を行い、具体的に以下を明らかにする。
(1)食道癌の進化及び多様性の特徴。(2)食道発癌環境生活因子・関連遺伝子多型とオミックス解析との関係。(3)食道癌exomeDBによるMRAの結果の確認。(4)単一検体でMRAに匹敵する多様性の評価が可能か。(5)多様性の数値化による客観的バイオマーカー化の試み。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでにわれわれは食道癌多数症例におけるマルチオミックス解析（Exome、Copy数、遺伝子発現アレイ）を行い、その結果MLL2、EP300、CREBBP、TET2といったepigenetic regulator geneの変異が発癌に寄与していることが明らかになった。食道癌においてゲノムのみならずエピゲノムレベルでも発癌・進化に関わる分子機序を解明することは、極めて重要と考える。(B)でExome解析を行なった食道癌症例のうち90症例について、メチル化アレイ解析を行った。DNAメチル化statusと飲酒・喫煙等の疫学情報との関係性を調べ、プロファイルを作成した。特にCpG island領域のメチル化における腫瘍間heterogeneityを明らかにし、H3K4メチル化等のヒストン修飾との関わりを明らかにした(現在、投稿中)。

Strategy for Future Research Activity

食道癌原発巣のmulti regional analysisに関しては、CCFP(Cancer Cell Fraction Probability)を調べれば、単一検体からでもclonalityが評価できることが判明した。そのため、食道癌に関しては(A)で行ったMRAの手法は用いないこととした。
食道癌の進化及び多様性を評価する上で、腫瘍内のheterogeneityを明らかにすることは極めて重要である。これまでわれわれは、食道癌の多数症例のExome sequence、Copy数、発現遺伝子アレイ、メチル化アレイの解析を行ってきた。これらの結果を組み合わせ、飲酒・喫煙等の疫学情報も合わせた統合解析を行うことにより、多様性因子を解明し、食道癌進化におけるシミュレーションを行う。

Research Products

• [Journal Article] Downregulation of SIRT4 Expression Is Associated with Poor Prognosis in Esophageal Squamous Cell Carcinoma. (2016)
  • Author(s): Nakahara Y, Yamasaki M, Sawada G, Miyazaki Y, Makino T, Takahashi T, Kurokawa Y, Nakajima K, Takiguchi S, Mimori K, Mori M, Doki Y.
  • Journal Title: Oncology. Volume: Epub Pages: Epub
  • DOI: 10.1159/000445323
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Integrated Molecular Profiling of Human Gastric Cancer Identifies DDR2 as a Potential Regulator of Peritoneal Dissemination. (2016)
  • Author(s): 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.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 3 Pages: 22371.
  • DOI: 10.1038/srep22371
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clinical and biological significance of circulating tumor cells in cancer. (2016)
  • Author(s): Masuda T, Hayashi N, Iguchi T, Ito S, Eguchi H, Mimori K.
  • Journal Title: Mol Oncol. Volume: 10 Pages: 408-17
  • DOI: 10.1016/j.molonc.2016.01.010.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Integrated Multiregional Analysis Proposing a New Model of Colorectal Cancer Evolution (2016)
  • Author(s): Uchi R,...et al,Mimori K.
  • Journal Title: PLoS Genet. Volume: 12 Pages: e1005778.
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1005778
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genomic Landscape of Esophageal Squamous Cell Carcinoma in a Japanese Population. (2016)
  • Author(s): Sawada G,...et al,Mimori K.
  • Journal Title: Gastroenterology. Volume: S0016-5085 Pages: 00134-7.
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2016.01.035.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Clinical and biological significance of transcription termination factor, RNA polymerase I in human liver hepatocellular carcinoma. (2016)
  • Author(s): 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.
  • Journal Title: Oncol Rep. Volume: 35 Pages: 2073-80.
  • DOI: 10.3892/or.2016.4593.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Dysregulated YAP1/TAZ and TGF-β signaling mediate hepatocarcinogenesis in Mob1a/1b-deficient mice.Nishio M, Sugimachi K, Goto H, Wang J, Morikawa T, Miyachi Y, Takano Y, Hikasa H, Itoh T, Suzuki SO, Kurihara H, Aishima S, Leask A, Sasaki T, Nakano T, Nishina H, Nishikawa Y, Sekido Y, Nakao K, Shin-Ya K, Mimori K, Suzuki A. (2016)
  • Author(s): Nishio M, Sugimachi K, Goto H, Wang J, Morikawa T, Miyachi Y, Takano Y, Hikasa H, Itoh T, Suzuki SO, Kurihara H, Aishima S, Leask A, Sasaki T, Nakano T, Nishina H, Nishikawa Y, Sekido Y, Nakao K, Shin-Ya K, Mimori K, Suzuki A.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 113 Pages: E71-80.
  • DOI: 10.1073/pnas.1517188113.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] As a Novel Prognostic Marker, Cysteine/histidine-rich 1 (CYHR1) is a Therapeutic Target in Patients with Esophageal Squamous Cell Carcinoma. (2015)
  • Author(s): Desaki R, Sawada G, Okumura H, Ikeda R, Tanabe K, Komatsu H, Mimori K, Mori M, Kita Y, Uchikado Y, Arigami T, Uenosono Y, Owaki T, Ishigami S, Natsugoe S.
  • Journal Title: Ann Surg Oncol. Volume: Epub Pages: Epub
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1245/s10434-015-5031-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An Integrative Analysis to Identify Driver Genes in Esophageal Squamous Cell Carcinoma. (2015)
  • Author(s): Sawada G, Niida A, Hirata H, Komatsu H, Uchi R, Shimamura T, Takahashi Y, Kurashige J, Matsumura T, Ueo H, Takano Y, Ueda M, Sakimura S, Shinden Y, Eguchi H, Sudo T, Sugimachi K, Yamasaki M, Tanaka F, Tachimori Y, Kajiyama Y, Natsugoe S, Fujita H, Tanaka Y, Calin G, Miyano S, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 10 Pages: e0139808
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0139808.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of Recurrence-Related microRNAs from Bone Marrow in Hepatocellular Carcinoma Patients. (2015)
  • Author(s): Sugimachi K, Sakimura S, Tomokuni A, Uchi R, Hirata H, Komatsu H, Shinden Y, Iguchi T, Eguchi H, Masuda T, Morita K, Shirabe K, Eguchi H, Maehara Y, Mori M, Mimori K.
  • Journal Title: J Clin Med. Volume: 4 Pages: 1600-11
  • DOI: 10.3390/jcm4081600.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exosomal microRNA in serum is a novel biomarker of recurrence in human colorectal cancer. (2015)
  • Author(s): Matsumura T, Sugimachi K, Iinuma H, Takahashi Y, Kurashige J, Sawada G, Ueda M, Uchi R, Ueo H, Takano Y, Shinden Y, Eguchi H, Yamamoto H, Doki Y, Mori M, Ochiya T, Mimori K.
  • Journal Title: Br J Cancer Volume: 113 Pages: 275-81.
  • DOI: 10.1038/bjc.2015.201.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Overexpression of Transcription Termination Factor 1 is Associated with a Poor Prognosis in Patients with Colorectal Cancer. (2015)
  • Author(s): Ueda M, Iguchi T, Nambara S, Saito T, Komatsu H, Sakimura S, Hirata H, Uchi R, Takano Y, Shinden Y, Eguchi H, Masuda T, Sugimachi K, Yamamoto H, Doki Y, Mori M, Mimori K.
  • Journal Title: Ann Surg Oncol. Volume: Epub Pages: Epub
  • DOI: 10.1245/s10434-015-4652-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Long Non-coding RNA Activated by Transforming Growth Factor-β is an Independent Prognostic Marker of Gastric Cancer. (2015)
  • Author(s): Saito T, Kurashige J, Nambara S, Komatsu H, Hirata H, Ueda M, Sakimura S, Uchi R, Takano Y, Shinden Y, Iguchi T, Eguchi H, Ehata S, Murakami K, Sugimachi K, Mimori K.
  • Journal Title: Ann Surg Oncol. Volume: Epub Pages: Epub
  • DOI: 10.1245/s10434-015-4554-8.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 食道扁平上皮癌におけるZNF750発現の意義について (2015)
  • Author(s): 南原翔、澤田元太、新井田厚司、内龍太郎、新田吉陽、井口友宏、江口英利、伊藤修平、増田隆明、杉町圭史、前原喜彦、三森功士
  • Organizer: 第74回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2015-10-08 – 2015-10-10
• [Presentation] ゲノム変異（コピー数増幅、突然変異）を伴う食道癌関連EMT誘導遺伝子の同定 (2015)
  • Author(s): 井口友宏、南原翔、小松久晃、上田正射、高野裕樹、新田吉陽、江口英利、杉町圭史、前原喜彦、三森功士
  • Organizer: 第70回日本消化器外科学会総会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2015-07-15 – 2015-07-17
• [Presentation] Comprehensive Mutation Analysis of Response to Chemoradiothrapy in Esophageal Squamous Cell Carcinoma. (2015)
  • Author(s): H Hirata, R Uchi, M Ueda, S Sakimura, Y Shinden, T Iguchi, K Atsumi, D Tsurumaru, K Sakamoto, K Sugimachi, M Hirakawa, T Sasaki, K Nakamura, H Honda, K Mimori.
  • Organizer: ICRR
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-05-25 – 2015-05-29
  • Int'l Joint Research