アストロサイトを標的としたがん脳転移根治療法の開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 20cm0106261h0002
- 統合プロジェクト(二期)
医薬品プロジェクト<第二期>
- 9つの連携分野プロジェクト
ジャパン・キャンサーリサーチ・プロジェクト
- 事業名
次世代がん医療創生研究事業
- タグ(2020)
研究の性格: 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 医薬品
対象疾患: その他
疾患領域: がん
開発目的: 診断
- タグ(2019)
研究の性格: 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 医薬品
対象疾患: その他
- 代表研究機関
- 国立大学法人金沢大学
- 研究代表者
(2020) 平田英周, 国立大学法人金沢大学, がん進展制御研究所・准教授
(2019) 平田英周, 国立大学法人金沢大学, がん進展制御研究所・准教授
- 研究期間
- 2019年度 - 2020年度
- 課題への総配分額
- 31,000 千円
- 研究概要(2020)
- がん促進性・抑制性の背景に存在するトランスクリプトーム描出を目的として、PC9ヒト肺がん細胞株をヌードマウス心腔内に接種して脳転移を誘導し、このマウス脳組織から活性化アストロサイトを分離抽出して1細胞レベルでの遺伝子発現解析を行う。また、がん脳転移マウスモデルおよびin vitro共培養系を用いて脳転移関連アストロサイトの概念を確立し、がん促進性・抑制性の観点からこれらをいくつかのサブタイプに分類する。さらに各サブタイプのマーカーと機能発現の分子機構を同定し、これを標的とすることでがん脳転移の進展を阻害する画期的な治療戦略を開発する。
- 研究概要(2019)
- ヒトおよびマウスの肺がん・乳がん・メラノーマ細胞株をマウス左心室内に接種し、脳転移を誘導する。これらマウスモデルの脳組織に誘導される活性化アストロサイトの統合的1細胞トランスクリプトーム解析によって脳転移関連アストロサイトをがん促進性・抑制性の観点から複数のサブタイプに分類し、そのマーカーを同定する。これら脳転移関連アストロサイトの各サブタイプが脳転移の進展過程においてどのような時空間的制御を受けているか、複数のマウスモデルを用いた脳組織の経時的免疫染色法によって明らかにする。またそれぞれのサブタイプにおけるがん促進性・抑制性の分子機構をがん細胞・アストロサイト共培養系を用いて明らかにし、これら脳転移関連アストロサイトの治療標的としての可能性を検証する。
研究成果情報
2020
2019
成果の概要
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がん細胞をマウス心腔内に接種して脳転移を誘導し、この脳組織からアストロサイトを選択的に抽出するプロトコルを確立した。この手法を用いてコントロールマウスおよびPC9-BrM4脳転移(28日目)を有するマウス脳組織からそれぞれアストロサイトを単離し、total RNAを抽出してcDNAライブラリを作成したのち次世代シーケンサーによるシーケンスと遺伝子発現解析を行った。また同マウスから単離したアストロサイトの1細胞遺伝子発現解析に関してP-CREATE技術支援班による技術支援を受けた。またMGS法を用いたスクリーニングにより、脳組織におけるがん細胞の生存・増殖はグリアネットワークの修飾を介していること、脳微小環境中には極めて強い細胞障害性を有するミクログリアが存在しており、この細胞障害性ミクログリアの制御が脳組織におけるがん細胞生存のカギを握っていることを示唆するデータを得た。またこの細胞障害性ミクログリアはアストロサイトによる制御を受けていることも明らかとなった。このグリアネットワーク制御機構の全貌解明を目的として、MGS培養法から単離抽出したアストロサイト・ミクログリアの1細胞遺伝子発現解析に関してもP-CREATE技術支援班による技術支援を受けた。これらの研究からがん促進性・抑制性微小環境を規定すると考えられる複数の分子・シグナル伝達経路を同定することに成功した。すなわち、脳転移がん細胞から分泌される成長因子A、活性化アストロサイトにおける受容体型チロシンキナーゼB、アミノ酸受容体E、転写因子C・D、およびミクログリアにおけるセリン・スレオニンキナーゼXの制御が、がん促進性・抑制性微小環境の構築に重要な役割を担っていることが示唆された。特にミクログリアにおけるキナーゼXの活性化状態はがん細胞の生存に決定的な影響を及ぼすことが示唆されており、強い脳転移指向性を有するがん細胞やグリオブラストーマ細胞は活性化アストロサイトを介してこれを不活化していることも明らかとなった。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Kuroda K*, Komori T, Ishibashi K, Uto T, Kobayashi I, Kadokawa R, Kato Y, Ninomiya K, Takahashi K, Hirata E*. Non-aqueous, zwitterionic solvent as an alternative for dimethyl sulfoxide in the life sciences. Communications Chemistry. 3:163, 2020. (*corresponding author) doi. https://doi.org/10.1038/s42004-020-00409-7
2. Kondo N, Hikida M, Nakada M, Sakurai Y, Hirata E, Takeno S, Suzuki M. Glioma stem like cells can be targeted in Boron Neutron Capture Therapy with boronophenylalanine. Cancers. 12(10): 3040, 2020. doi.org/10.3390/cancers12103040
3. Hirata E*, Ishibashi K, Kohsaka S, Shinjo K, Kojima S, Kondo Y, Mano H, Yano S, Kiyokawa E, Sahai E. The brain microenvironment induces DNMT1 suppression and indolence of metastatic cancer cells. iScience. 23(9):101480, 2020. (*corresponding author) doi.org/10.1016/j.isci.2020.101480
4. 近藤 夏子、平田 英周 「第9章 6. 脳腫瘍」 がん生物学イラストレイテッド 第2版(編集 渋谷 正史・湯浅 保仁) 483-492頁 羊土社(2019)
5. Kohsaka S*, Hirata M, Ikegami M, Ueno T, Kojima S, Sakai T, Ito K, Naka N, Ogura K, Kawai A, Iwata S, Okuma T, Yonemoto T, Kobayashi H, Suehara Y, Hiraga H, Kawamoto T, Motoi T, Oda Y, Matsubara D, Matsuda K, Nishida Y, and Mano H. Comprehensive molecular and clinicopathological profiling of desmoid tumors. European Journal of Cancer, in press. (*co-corresponding) Published:January 11, 2021DOI:https://doi.org/10.1016/j.ejca.2020.12.001
6. Hirose T, Ikegami M, Endo M, Matsumoto Y, Nakashima Y, Mano H, and Kohsaka S. Extensive functional evaluation of exon 20 insertion mutations of EGFR. Lung Cancer. 152, 135-142, 2021. DOI: 10.1016/j.lungcan.2020.12.023
7. Hayashi T, Odintsov I, Smith RS, Ishizawa K, Liu AJW, Delasos L, Kurzatkowski C, Tai H, Gladstone E, Vojnic M, Kohsaka S, Suzawa K, Liu Z, Kunte S, Mattar MS, Khodos I, Davare MA, Drilon A, Cheng E, Stanchina E, Ladanyi M, Somwar R. RET inhibition in novel patient-derived models of RET-fusion positive lung adenocarcinoma reveals a role for MYC upregulation. Dis Model Mech. 2020 Dec 14, doi: 10.1242/dmm.047779.
8. Hayashi T, Kohsaka S, Takamochi K, Kishikawa S, Ikarashi D, Sano K, Hara K, Onagi H, Suehara Y, Takahashi F, Saito T, Nakatsura T, Kitano S, Suzuki K, Yao T. Histological Characteristics of Lung Adenocarcinoma with Uncommon Actionable Alterations: Special Emphasis on MET exon 14 Skipping Alterations. Histopathology. 2020 Nov 29. doi: 10.1111/his.14311.
9. Kobayashi H, Shin M, Makise N, Shinozaki-Ushiku A, Ikegami M, Taniguchi Y, Shinoda Y, Kohsaka S, Ushiku T, Oda K, Miyagawa K, Aburatani H, Mano H, Tanaka S. Genetic Testing Distinguishes Multiple Chondroid Chordomas with Neuraxial Bone Metastases from Multicentric Tumors. Case Rep Genet. 2020 Nov 28, doi: 10.1155/2020/8877722.
10. Naito Y, Aburatani H, Amano T, Baba E, Furukawa T, Hayashida T, Hiyama E, Ikeda S, Kanai M, Kato M, Kinoshita I, Kiyota N, Kohno T, Kohsaka S, Komine K, Matsumura I, Miura Y, Nakamura Y, Natsume A, Nishio K, Oda K, Oda N, Okita N, Oseto K, Sunami K, Takahashi H, Takeda M, Tashiro S, Toyooka S, Ueno H, Yachida S, Yoshino T, Tsuchihara K; Japanese Society of Medical Oncology; Japan Society of Clinical Oncology; Japanese Cancer Association. Clinical practice guidance for next-generation sequencing in cancer diagnosis and treatment (edition 2.1). Int J Clin Oncol. 2020 Nov 29. doi: 10.1007/s10147-020-01831-6.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. Hirata E. "Epigenetic reprogramming induced by brain microenvironment determines the fate of brain metastatic cancer cells" The 9th KUCRI-FUSCC Joint Symposium (Kanazawa, 3 Sep, 2019)
不明 /
2. 平田 英周 「脳転移がん細胞の休眠維持・破綻機構の解明」アステラス病態代謝研究会 竹中奨励賞受賞講演(東京 2019年10月19日)
不明 / 口頭
3. 石橋 公二朗、平田 英周 「脳転移におけるがん抑制性・促進性アストロサイトの同定」第14回生命医科学研究所ネットワーク国際シンポジウム(大阪 2019年10月2-3日)
不明 /
4. 石橋 公二朗、平田 英周 「転移性脳腫瘍におけるがん抑制性・促進性アストロサイトの制御メカニズム」 NanoLSI公開セミナー(金沢 2019年11月5日)
不明 /
5. 石橋 公二朗、平田 英周 「転移性脳腫瘍におけるがん抑制性・促進性アストロサイトの制御メカニズム」 第2回金沢大学がん進展制御研究所・国立がん研究センター研究所 若手研究発表会(石川県和倉町 2020年1月28-29日)
不明 /
6. 平田 英周、石橋 公二朗 「脳転移におけるがん促進性・抑制性アストロサイトの同定」 公益財団法人MSD生命科学財団 合同研究発表会(東京 2020年2月16日)
不明 /
7. 平田 英周、石橋 公二朗 「脳微小環境による脳転移がん細胞の休眠維持機構」 第4回乳がん・転移若手研究会(オンライン開催 2020年9月5日)
不明 /
8. 石橋 公二朗、平田 英周 「がん抑制性・促進性グリア細胞による脳転移の制御メカニズム」 2020年度 先端モデル動物支援プラットフォーム 若手支援技術講習会(オンライン開催 2020年9月11日)
不明 /
9. 石橋 公二朗、平田 英周 「脳転移におけるがん抑制性・促進性グリア細胞の解析」 第79回 日本癌学会学術総会(オンライン開催 2020年10月1-3日)
不明 /
10. 高阪 真路. がんゲノム医療におけるリキッドバイオプシーの実践. 講演, 第109回日本病理学会総会. 2020/7/1, オンライン
不明 / 口頭