TAK-1を標的とした骨破壊抑制と骨形成誘導活性を併せ持った新規抗腫瘍療法の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K11504
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 寺町 順平 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学系), 助教 (20515986)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: TAK1 / 癌と骨病変 / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / 骨髄腫

Outline of Annual Research Achievements

口腔癌の骨転移や多発性骨髄腫は骨破壊を来す難治性悪性腫瘍であるが、腫瘍抑制と骨病変に骨再生をもたらす治療法の開発が喫緊の臨床課題である。申請者は、とりわけ広範な骨破壊を来たす骨髄腫の腫瘍進展と骨破壊・喪失をもたらす細胞内シグナルに関わる枢軸的な因子としてセリンスレオニンキナーゼTAK1を見出した。そこで本研究では、TAK1の腫瘍の進展と骨破壊・喪失における役割を分子生物学的に明らかにするとともに、TAK1を標的とすることにより新規の機序で腫瘍抑制を図りつつ、骨吸収を抑制するとともに骨喪失部に骨再生を誘導するというこれまでに開発されることのなかった画期的な作用を発揮する治療法を開発し、動物モデルで実証することを目的として、研究を遂行している。平成28年度は以下の事象が明らかとなった。
1.　腫瘍細胞においてTAK1の発現とリン酸化が亢進していた。また、TAK1阻害薬LLZ1640-2 (LLZ) やTAK1ノックダウンにより、腫瘍細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導した。　2.　TAK1阻害により腫瘍からのVEGF産生や生存に重要なBCMAやTACIの発現を抑制した。　3.　LLZは、in vitroにおいて腫瘍細胞培養上清の添加下で抑制された骨芽細胞分化を回復した。　4.　TAK1阻害はRANKLによる破骨細胞形成を抑制した。これは、TAK1がRANK/RANKLシグナルを媒介する重要な因子であることが考えられた。　5.　LLZはマウス骨髄腫モデルにおいて腫瘍の縮小と骨破壊病変形成を抑制した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究の検討事項は
1.骨髄腫による骨吸収の亢進と骨形成の抑制におけるTAK1の分子生物学的役割の解明とTAK1の阻害の破骨細胞と骨芽細胞分化に及ぼす影響　　2.骨髄腫の腫瘍進展・薬剤耐性におけるTAK1の分子生物学的役割の解明とTAK1の阻害の抗腫瘍効果の検討　　3.TAK1阻害で誘導した成熟骨芽細胞の腫瘍抑制活性の検討とその分子機序の解明　　4.TAK1阻害薬の骨髄腫動物モデルでの抗腫瘍作用と骨病変の進展防止・骨再生作用の検討
であるが、各検討事項の基軸となる結果はほぼ得ることができた。

Strategy for Future Research Activity

基軸となる結果は得られていることから、今後は各研究項目の詳細な解析を行う。具体的には、1）骨髄腫細胞株にTAK1阻害薬およびTAK1特異的siRNAを導入し、骨髄腫細胞の抗アポトーシス因子であるPim-2, c-Myc,やMcl-1の発現および4E-BP1の活性化を調べる。さらに、TAK1阻害薬の骨髄腫腫瘍幹細胞に及ぼす効果をコロニーアッセイで評価し、さらに “side population (SP)”分画の割合をフローサイトメトリーにて検討する。2）TAK1阻害薬の腫瘍により抑制された骨芽細胞分化回復の分子メカニズムを検討するために、骨芽細胞分化に関わる主要なシグナル経路であるWnt/βcatenin経路やBMP経路を解析する。3）in vivoにおいて、腫瘍の縮小と骨破壊病変形成を抑制する結果が得られた。さらに詳細な解析をするため、病理組織、骨形態計測を行い、骨形成および骨吸収を評価し、TAK1阻害薬の抗腫瘍活性と骨再生活性を実証する。

Causes of Carryover

教室保有のものを使用したため、科研費使用金額が少額となった。したがって、次年度への繰越金が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

TAK1阻害による骨髄腫細胞のアポトーシスの解析およびSP細胞の解析を行うためフロ－サイトメトリー関連抗体・試薬の購入費に充てる。また、TAK1の強制発現ベクター作成の費用にも充てる。さらに、動物実験では大量のTAK1阻害剤が必要となるため、その購入費用にも充てる。

Research Products

• [Journal Article] Expansion of Th1-like Vγ9Vδ2T cells by new-generation IMiDs, lenalidomide and pomalidomide, in combination with zoledronic acid. (2017)
  • Author(s): Harada T, Miki H, Cui Q, Oda A, Amachi R, Teramachi J, Bat-Erdene A, Sogabe K, Iwasa M, Fujii S, Nakamura S, Kagawa K, Yoshida S, Endo I, Aihara K, Ozaki S, Matsumoto T, Abe M.
  • Journal Title: Leukemia Volume: 31 Pages: 258-262
  • DOI: 10.1038/leu.2016.273
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of interleukin 23 induced by Porphyromonas endodontalis lipopolysaccharide in osteoclastogenesis. (2017)
  • Author(s): Ma N, Yang D, Okamura H, Teramachi J, Hasegawa T, Qiu L, Haneji T.
  • Journal Title: Molecular Medicine Reports Volume: 15 Pages: 559-566
  • DOI: 10.3892/mmr.2016.6041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of Protein Phosphatase 2A in Osteoblast Differentiation and Function. (2017)
  • Author(s): Okamura H, Yoshida K, Morimoto H, Teramachi J, Ochiai K, Haneji T, Yamamoto A.
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 6 Pages: -
  • DOI: 10.3390/jcm6030023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histone demethylase Jmjd3 regulates osteoblast apoptosis through targeting anti-apoptotic protein Bcl-2 and pro-apoptotic protein Bim. (2016)
  • Author(s): Yang D, Okamura H, Teramachi J, Haneji T.
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta. Volume: 1863 Pages: 650-659
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2016.01.006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Measles virus nucleocapsid protein increases osteoblast differentiation in Paget's disease. (2016)
  • Author(s): Teramachi J, Nagata Y, Mohammad K, Inagaki Y, Ohata Y, Guise T, Michou L, Brown JP, Windle JJ, Kurihara N, Roodman GD.
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 126 Pages: 1012-1022
  • DOI: 10.1172/JCI82012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein phosphatase 2A Cα regulates proliferation, migration, and metastasis of osteosarcoma cells. (2016)
  • Author(s): Yang D, Okamura H, Morimoto H, Teramachi J, Haneji T.
  • Journal Title: Laboratory Investigation Volume: 96 Pages: 1050-1062
  • DOI: 10.1038/labinvest.2016.82
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A vicious cycle between acid sensing and survival signaling in myeloma cells: acid-induced epigenetic alteration. (2016)
  • Author(s): Amachi R, Hiasa M, Teramachi J, Harada T, Oda A, Nakamura S, Hanson D, Watanabe K, Fujii S, Miki H, Kagawa K, Iwasa M, Endo I, Kondo T, Yoshida S, Aihara KI, Kurahashi K, Kuroda Y, Horikawa H, Tanaka E, Matsumoto T, Abe M.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 7 Pages: 70447-70461
  • DOI: 10.18632/oncotarget.11927
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PKR regulates LPS-induced osteoclast formation and bone destruction in vitro and in vivo. (2016)
  • Author(s): Teramachi J, Inagaki Y, Shinohara H, Okamura H, Yang D, Ochiai K, Baba R, Morimoto H, Nagata T, Haneji T.
  • Journal Title: Oral Diseases Volume: 23 Pages: 181-188
  • DOI: 10.1111/odi.12592
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synergistic targeting of Sp1, a critical transcription factor for myeloma cell growth and survival, by panobinostat and proteasome inhibitors. (2016)
  • Author(s): Bat-Erdene A, Miki H, Oda A, Nakamura S, Teramachi J, Amachi R, Tenshin H, Hiasa M, Iwasa M, Harada T, Fujii S, Sogabe K, Kagawa K, Yoshida S, Endo I, Aihara K, Abe M.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 7 Pages: 79064-79075
  • DOI: 10.18632/oncotarget.12594
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pim-2 is a critical target for treatment of osteoclastogenesis enhanced in myeloma. (2016)
  • Author(s): Teramachi J, Hiasa M, Oda A, Harada T, Nakamura S, Amachi R, Tenshin H, Iwasa M, Fujii S, Kagawa K, Miki H, Kurahashi K, Yoshida S, Endo I, Haneji T, Matsumoto T, Abe M.
  • Journal Title: British Journal of Haematology Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1111/bjh.14388
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 骨髄腫の腫瘍進展と骨破壊病変形成におけるTAK1の枢軸的な役割 (2016)
  • Author(s): 寺町 順平, 日浅 雅博, 岡村 裕彦, 安倍 正博, 羽地 達次
  • Organizer: 日本解剖学会第71回中国・四国支部学術集会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山県・岡山市）
  • Year and Date: 2016-10-22 – 2016-10-23
• [Presentation] TAK-1 inhibition disrupts Pim-2-associated and Pim-2-independent key signaling pathways to effectively suppress tumor growth and restore bone formation in myeloma (2016)
  • Author(s): Jumpei Teramachi, Masahiro Hiasa, Asuka Oda, Hirofumi Tenshin, Ryota Amachi, Takeshi Harada, Shingen Nakamura, Kiyoe Kurahashi, Takeshi Kondo, Hirokazu Miki, Itsuro Endo, Tatsuji Haneji, Toshio Matsumoto and Masahiro Abe
  • Organizer: 第78回 日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-10-13 – 2016-10-15
• [Presentation] TAK-1 inhibition disrupts Pim-2-associated and Pim-2-independent key signaling pathways to effectively suppress tumor growth and restore bone formation in myeloma (2016)
  • Author(s): Jumpei Teramachi, Masahiro Hiasa, Asuka Oda, Hirofumi Tenshin, Ryota Amachi, Takeshi Harada, Shingen Nakamura, Kiyoe Kurahashi, Takeshi Kondo, Hirokazu Miki, Itsuro Endo, Toshio Matsumoto and Masahiro Abe
  • Organizer: American Society for Bone and Mineral Research 2016 Annual Meeting
  • Place of Presentation: アトランタ・アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2016-09-16 – 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TAK-1阻害による腫瘍進展の抑制と骨病変の改善効果 (2016)
  • Author(s): 寺町 順平, 岡村 裕彦, 羽地 達次
  • Organizer: 第58回歯科基礎医学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [Presentation] 骨髄腫腫瘍進展と骨破壊病変形成におけるTAK1-Pim-2経路の役割 (2016)
  • Author(s): 寺町 順平, 日浅 雅博, 小田 明日香, 天真 寛文, 天知 良太, 原田 武志, 渡邉 佳一郎, 中村 信元, 三木 浩和, 遠藤 逸朗, 羽地 達次, 松本 俊夫, 安倍 正博
  • Organizer: 第34回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-07-23
• [Presentation] Therapeutic impact of TAK-1 inhibition on tumor growth and bone destruction in myeloma (2016)
  • Author(s): Jumpei Teramachi, Masahiro Hiasa, Asuka Oda, Hirofumi Tenshin, Ryota Amachi, Takeshi Harada, Shingen Nakamura, Hirokazu Miki, Itsuro Endo, Tatsuji Haneji, Toshio
  • Organizer: 21st Congress European Hematology Association
  • Place of Presentation: コペンハーゲン・デンマーク
  • Year and Date: 2016-06-09 – 2016-06-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pim-2は骨髄腫における破骨細胞形成促進の 必須媒介因子である (2016)
  • Author(s): 寺町 順平, 日浅 雅博, 小田 明日香, 原田 武志, 天真 寛文, 中村 信元, 天知 良太, 藤井 志朗, 渡邉 佳一郎, 賀川 久美子, 三木 浩和, 遠藤 逸朗, 羽地 達次, 松本 俊夫, 安倍 正博
  • Organizer: 第41回日本骨髄腫学会学術集会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2016-05-28 – 2016-05-29
• [Presentation] TAK-1阻害による骨髄腫腫瘍進展の抑制と骨病変の再生効果 (2016)
  • Author(s): 寺町 順平
  • Organizer: 第41回日本骨髄腫学会学術集会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2016-05-28 – 2016-05-29
  • Invited
• [Book] 多発性骨髄腫学 (2016)
  • Author(s): 寺町 順平, 安倍 正博
  • Total Pages: 591(185-189)
  • Publisher: 日本臨牀社