Genome-wide screening of the key molecules for metastasizing collagen VII-deficient squamous cell carcinoma.

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K08764
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 中村 秀樹 北海道大学, 医学研究院, 助手 (60435956)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西江 渉 北海道大学, 医学研究院, 客員教授 (20443955) ; 柳 輝希 北海道大学, 大学病院, 講師 (50755973) ; 泉 健太郎 北海道大学, 医学研究院, 助教 (50793668)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: VII型コラーゲン / 有棘細胞癌 / 遠隔転移 / 網羅的ゲノムスクリーニング / CRISPR/Cas9

Outline of Annual Research Achievements

栄養障害型表皮水疱症(DEB)は、表皮真皮間接合を担う基底膜関連分子の一つであるVII型コラーゲン（COL7）遺伝子に変異を生じ発症する。DEB患者は、外的刺激に伴い容易に水疱を形成し、食道狭窄など重篤な合併症を引き起こす。中でも有棘細胞癌（SCC）は発症頻度が高く、致死的になることも稀ではない。本研究の目的は、DEB患者におけるSCCの発症と遠隔転移機序を解明することである。方法として、COL7遺伝子をノックアウトした培養表皮細胞（DEB患者の表皮細胞のモデル）を作成し、19,500種類の遺伝子を1細胞につき1遺伝子ずつランダムにゲノム編集し、癌化・浸潤・転移を来した細胞から標的となった遺伝子を同定する。その際、ホストとなる細胞をEGFP標識することで浸潤転移細胞を容易に同定可能とする。 2021年度は、2020年度までに作成した①Cas9及びEGFP発現不死化表皮HaCaT細胞（健常人モデル）、②Cas9及びEGFP発現COL7遺伝子ノックアウトHaCaT細胞（DEB患者モデル）、③網羅的に遺伝子がノックアウトされたCas9及びEGFP発現HaCaT細胞（健常人のSCCモデル）、④網羅的に遺伝子がノックアウトされたCas9及びEGFP発現COL7遺伝子ノックアウトHaCaT細胞（DEB患者のSCCモデル）の4種の細胞群を、それぞれSCIDマウスに皮下注入した。5週間後、増大した皮下腫瘍、肝臓、肺をサンプリングし、腫瘍の性状と転移の有無を評価したが、いずれの細胞でも肺や肝臓への転移細胞を認めなかった。一方①と②を比較すると、COL7遺伝子ノックアウトHaCaT細胞の腫瘍は腫瘍全体の構築が不整で、周囲に繊維化や血管増生が見られた。これらの結果から、COL7遺伝子をノックアウトすることで、皮膚腫瘍の基底膜構築異常を介した周囲の組織環境変化が引き起こされる可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Hair follicle stem cell progeny heal blisters while pausing skin development (2021)
  • Author(s): Fujimura Yu、Watanabe Mika、Ohno Kota、Kobayashi Yasuaki、Takashima Shota、Nakamura Hideki、Kosumi Hideyuki、Wang Yunan、Mai Yosuke、Lauria Andrea、Proserpio Valentina、Ujiie Hideyuki、Iwata Hiroaki、Nishie Wataru、Nagayama Masaharu、Oliviero Salvatore、Donati Giacomo、Shimizu Hiroshi、Natsuga Ken
  • Journal Title: EMBO reports Volume: 22 Pages: e50882
  • DOI: 10.15252/embr.202050882
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Intravenous allogeneic multilineage‐differentiating stress‐enduring cells in adults with dystrophic epidermolysis bullosa: a phase 1/2 open‐label study (2021)
  • Author(s): Fujita Y.、Nohara T.、Takashima S.、Natsuga K.、Adachi M.、Yoshida K.、Shinkuma S.、Takeichi T.、Nakamura H.、Wada O.、Akiyama M.、Ishiko A.、Shimizu H.
  • Journal Title: Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology Volume: 35 Pages: e528-e531
  • DOI: 10.1111/jdv.17201
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Zonula occludens-1 demonstrates a unique appearance in buccal mucosa over several layers (2021)
  • Author(s): Imafuku Keisuke、Kamaguchi Mayumi、Natsuga Ken、Nakamura Hideki、Shimizu Hiroshi、Iwata Hiroaki
  • Journal Title: Cell and Tissue Research Volume: 384 Pages: 691～702
  • DOI: 10.1007/s00441-021-03425-8
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Wnt/β-catenin signaling regulates hemidesmosomes in keratinocytes (2021)
  • Author(s): Kosumi H, Watanabe M, Shinkuma S, Nohara T, Fujimura Y, Tsukiyama T, Donati G, Nakamura H, Iwata H, Ujiie H, Natsuga K
  • Organizer: The 46th Annual Meeting of The Japanese Society for Investigative Dermatology(Kyoto, Japan)
• [Presentation] Wnt/β-cateninシグナルが表皮角化細胞のヘミデスモソームを制御する (2021)
  • Author(s): 小住英之, 渡邉美佳, 新熊悟, 野原拓馬, 藤村悠, 築山忠維, Giacomo Donati, 岩田浩明, 中村秀樹, 氏家英之, 夏賀健.
  • Organizer: 第428回日本皮膚科学会北海道地方会（札幌、日本）
• [Presentation] 毛包幹細胞の娘細胞は皮膚の発生を停止させながら表皮下水疱を治癒させる (2021)
  • Author(s): 藤村悠, 渡邉美佳, 大野航太, 小林康明, 高島翔太, 中村秀樹, 小住英之, 王禹楠, 眞井洋輔, Andrea Lauria, Valentina Proserpio, 氏家英之, 岩田浩明, 西江渉, 長山雅晴, Salvatore Oliviero, Giacomo Donati, 清水宏, 夏賀健
  • Organizer: 第426回日本皮膚科学会北海道地方会（札幌、日本）
• [Presentation] 成人栄養障害型表皮水疱症患者を対象としたMuse細胞製品CL2020の国内1/2相試験：52週までの安全性の検討 (2021)
  • Author(s): 藤田靖幸, 野原拓馬, 高島翔太, 夏賀健, 足立太起, 吉田憲司, 新熊悟, 武市拓也, 中村秀樹, 和田理, 秋山真志, 石河晃, 清水宏.
  • Organizer: 第72回日本皮膚科学会中部支部学術大会（奈良、日本）