Optimization of therapeutic strategy for esophageal squamous cell carcinoma based on modeling of intratumoral heterogeneity using omics data and genome editing

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26293304
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 井本 逸勢 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部, 教授 (30258610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丹黒 章 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部, 教授 (10197593) ; 高山 哲治 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部, 教授 (10284994)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ゲノム / オミックス / 分子プロファイリング / ゲノム編集 / 食道扁平上皮癌 / シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

食道扁平上皮癌（ESCC）の薬剤耐性や再発を最小限に抑え最適な治療を選択できる予測プログラムを構築することを目的に、オミックスデータを統合した分子プロファイリングによるシミュレーションとゲノム編集で作製するモデルでの実験的検討から、治療などが腫瘍内不均一性に及ぼす影響の推定、血液や生検組織から不均一性を予測する手法の開発、治療法のmissing linkを補う新規治療標的の同定も行うことを目指して研究を行い以下の成果を得た。
1.ESCC臨床例からの検体、臨床情報の収集：既に予定を越えているが、平成28年度も引き続き検体と臨床情報の収集を進めた。転移巣は収集が困難であることから、平成27年度同様に、セルフリーDNA(cfDNA)採取を他の癌種も含めて進めた。
2.ESCC臨床例の統合オミックス情報取得：複数の癌種を対象に、組織検体や血漿から、ゲノムあるいはエピゲノム変化の経時的データを取得し、臨床情報を含むオミックスデータを公的データベースからも収集して解析対象とした。治療や転移によるクローンの進化と選択の再構成が生じ、新たな治療標的の出現のモニターや治療奏効性の予測が癌種によらず可能であることが確認された。また、癌部特異的に遺伝子発現が亢進し、発現量と予後が相関すると共にノックダウンで増殖や細胞運動抑制が生じるESCCの新規分子標的候補遺伝子を同定した(論文作成中)。一方、多くの変異はパッセンジャーにランダムに生じる傾向があることが見出され、分子標的薬以外の治療に抵抗性のクローン出現を予測することが本課題で得られているオミックス情報からは困難であると考えられた。
3.ゲノム編集による不均一性モデルの作製：ガイドRNAとCas9蛋白導入による高効率Crispr/Cas9系と癌幹細胞様クローンのマーカー導入により幹細胞様形質を獲得できる変異群により薬剤耐性が生じることが確認された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Clinical utility of circulating cell-free Epstein-Barr virus DNA in patients with gastric cancer. (2017)
  • Author(s): Shoda K, Ichikawa D, Fujita Y, Masuda K, Hiramoto H, Hamada J, Arita T, Konishi H, Kosuga T, Komatsu S, Shinozaki A, Okamoto K, Imoto I, Otsuji E.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.18632/oncotarget.15675
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Targeted exome sequencing and chromosomal microarray for the molecular diagnosis of nevoid basal cell carcinoma syndrome. (2017)
  • Author(s): Matsudate Y, Naruto T, Hayashi Y, Minami M, Tohyama M, Yokota K, Yamada D, Imoto I, Kubo Y.
  • Journal Title: J Dermatol Sc Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2017.02.282
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A 590 kb deletion caused by non-allelic homologous recombination between two LINE-1 elements in a patient with mesomelia-synostosis syndrome. (2017)
  • Author(s): Kohmoto T, Naruto T, Watanabe M, Fujita Y, Ujiro S, Okamoto N, Horikawa H, Masuda K, Imoto I.
  • Journal Title: Am J Med Genet A Volume: 173 Pages: 1082-1086
  • DOI: 10.1002/ajmg.a.38122
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genome-first approach diagnosed Cabezas syndrome via novel CUL4B mutation detection. (2017)
  • Author(s): Okamoto N, Watanabe M, Naruto T, Matsuda K, Kohmoto T, Saito M, Masuda K, Imoto I.
  • Journal Title: Hum Genome Var Volume: 4 Pages: -
  • DOI: 10.1038/hgv.2016.45
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Frequent silencing of the candidate tumor suppressor TRIM58 by promoter methylation in early-stage lung adenocarcinoma. (2017)
  • Author(s): Kajiura K, Masuda K, Naruto T, Kohmoto T, Watanabe M, Tsuboi M, Takizawa H, Kondo K, Akira Tangoku A, Imoto I.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 8 Pages: 2890-2905
  • DOI: 10.18632/oncotarget.13761
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Monitoring the HER2 copy number status in circulating tumor DNA by droplet digital PCR in patients with gastric cancer. (2017)
  • Author(s): Shoda K, Ichikawa D, Fujita Y, Masuda K, Hiramoto H, Hamada J, Arita T, Konishi H, Komatsu S, Shinozaki A, Kakihara N, Okamoto K, Taniguchi H, Imoto I, Otsuji E.
  • Journal Title: Gastric Cancer Volume: 20 Pages: 126-135
  • DOI: 10.1007/s10120-016-0599-z
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Detection of 1p36 deletion by clinical exome-first diagnostic approach. (2016)
  • Author(s): Watanabe M, Hayabuchi Y, Ono A, Naruto T, Horikawa H, Kohmoto T, Masuda K, Nakagawa R, Hiromichi Ito H, Kagami S, Imoto I.
  • Journal Title: Hum Genome Var Volume: 3 Pages: -
  • DOI: 10.1038/hgv.2016.6
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel human mutation and CRISPR/Cas genome-edited mice reveal the importance of C-terminal domain of MSX1 in tooth and palate development. (2016)
  • Author(s): Mitsui S, Yasue A, Masuda K, Naruto T, Minegishi Y, Oyadomari S, Noji S, Imoto I, Tanaka E.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Pages: -
  • DOI: 10.1038/srep38398
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exome-first approach identified a novel gloss deletion associated with Lowe syndrome. (2016)
  • Author(s): Watanabe M, Nakagawa R, Kohmoto T, Naruto T, Suga K, Goji A, Horikawa H, Masuda K, Kagami S, Imoto I.
  • Journal Title: Hum Genome Var Volume: 3 Pages: -
  • DOI: 10.1038/hgv.2016.37
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel frameshift mutation of CHD7 in a Japanese patient with CHARGE syndrome. (2016)
  • Author(s): Kohmoto T, Shono M, Naruto T, Watanabe M, Suga K, Nakagawa R, Kagami S, Masuda K, Imoto I.
  • Journal Title: Hum Genome Var Volume: 3 Pages: -
  • DOI: 10.1038/hgv.2016.4
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel COL11A1 missense mutation in siblings with non-ocular Stickler syndrome. (2016)
  • Author(s): Kohmoto T, Tsuji A, Morita K, Naruto T, Masuda K, Kashimada K, Enomoto K, Morio T, Harada H, Imoto I.
  • Journal Title: Hum Genome Var Volume: 3 Pages: -
  • DOI: 10.1038/hgv.2016.3.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A novel missense mutation of COL5A2 in a patient with Ehlers-Danlos syndrome. (2016)
  • Author(s): Watanabe M, Nakagawa R, Naruto T, Kohmoto T, Suga K, Goji A, Kagami S, Masuda K, Imoto I.
  • Journal Title: Hum Genome Var Volume: 3 Pages: -
  • DOI: 10.1038/hgv.2016.30.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Frequent silencing of the candidate tumor suppressor TSLAC1 by promoter methylation in early stage lung adenocarcinoma. (2016)
  • Author(s): Kohmoto T, Kajiura K, Naruto T,Masuda K、Kondo K, Tangoku A, Imoto I.
  • Organizer: The 66th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2016-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Long interspersed nuclear element-1 (LINE1)-mediated 8q13 microdeletion detected in a Japanese case with mesomelia-synostoses syndrome. (2016)
  • Author(s): Imoto I, Naruto T, Kohmoto T, Watanabe M, Ujiro S, Masuda K.
  • Organizer: The 66th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2016-10-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] がん体細胞変異検出の特性からみた検査の考え方 (2016)
  • Author(s): 井本逸勢
  • Organizer: 第23回日本遺伝子診療学会大会
  • Place of Presentation: イイノホール＆カンファレンスセンター（東京都・千代田区）
  • Year and Date: 2016-10-08
  • Invited
• [Presentation] 肺腺癌の早期からDNAメチル化により高頻度に発現抑制を受ける新規癌抑制遺伝子候補TSLAC1の同定 (2016)
  • Author(s): 成戸卓也、梶浦耕一郎、増田清士、近藤和也、丹黒章、井本逸勢
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-10-08
• [Presentation] EBV関連胃癌患者における遊離DNAの有用性の検討 (2016)
  • Author(s): 庄田勝俊、市川大輔、藤田悠司、増田清士、濵田隼一、有田智洋、小西博貴、小松周平、塩崎敦、岡本和真、井本逸勢、大辻英吾
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-10-07
• [Presentation] RNA結合蛋白質TIA1による食道癌進展機構の解明 (2016)
  • Author(s): 増田清士、濵田隼一、庄田勝俊、藤田悠司、井本逸勢
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-10-07
• [Presentation] 新規RNA結合蛋白質MRF1は癌関連microRNA発現以上を誘導し食道癌の進展を促進する (2016)
  • Author(s): 藤田悠司、増田清士、井本逸勢
  • Organizer: 第75回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-10-07
• [Presentation] 8q13 microdeletion in a Japanese case with mesomelia-synostoses syndrome. (2016)
  • Author(s): Imoto I, Naruto T, Kohmoto T, Horikawa H, Masuda K.
  • Organizer: The 13th International Congress of Human Genetics
  • Place of Presentation: 京都国際会議場（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-04-04
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 徳島大学医学部人類遺伝学分野
  • URL: http://www.tokushima-u.ac.jp/med/culture/jinruiiden/
• [Remarks] 徳島大学医学部人類遺伝学分野
  • URL: http://jiniden.ait231.tokushima-u.ac.jp/web/