NASH 肝癌マウスモデルの超高感度マルチオミクス解析による革新的診断マーカー・治療標的の探索
研究課題情報
- 課題管理番号
- 22fk0210082h0003
- 統合プロジェクト(二期)
疾患基礎研究プロジェクト<第二期>
- 事業名
肝炎等克服実用化研究事業
- タグ(2022)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
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 , 生活習慣病 , 感染症
開発目的: 診断 , 治療
- タグ(2021)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
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 , 治療
- タグ(2020)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
対象疾患: その他
疾患領域: がん
開発目的: 診断 , 治療
- 代表研究機関
- 愛知県がんセンター
- 研究代表者
(2022) 阿部雄一, 愛知県がんセンター, 研究所 分子診断トランスレーショナルリサーチ分野 主任研究員
(2021) 阿部雄一, 愛知県がんセンター, 研究所 分子診断トランスレーショナルリサーチ分野 主任研究員
(2020) 阿部雄一, 愛知県がんセンター, 研究所 分子診断トランスレーショナルリサーチ分野 主任研究員
- 研究期間
- 2020年度 - 2022年度
- 課題への総配分額
- 31,200 千円
- 研究概要(2022)
- NASH由来肝癌組織のゲノム変異情報、トランスクリプトーム、プロテオーム、リン酸化プロテオームを統合して得られた治療標的候補の機能解析を、NASH肝癌初代細胞・ヒト肝癌細胞を用いて実施する。菅波博士によるNASH医学的な考察を踏まえ、検証の優先度の高い遺伝子候補の細胞増殖能に与える影響を検討する。早期バイオマーカー候補については、現在進めているELISAおよび自己抗原定量アッセイの構築を引き続き行い、ヒト血漿による検証を実施する。
- 研究概要(2021)
- NASH由来肝癌組織のエクソームシーケンスを実施する。自己抗原プロテオゲノミクス用サンプルは、Protein A/G IgG濃縮カラムで得たIgG分画を使用する。発現タンパク質、リン酸化修飾データを元に、キノーム活性プロファイリングを実施する。血漿プロテオミクス、自己抗原プロテオミクスも統合し、癌液性免疫活性データとしてリストアップする。これらの統合解析から、NASH肝発癌から経時的な変動を示す遺伝子群を抽出する。この遺伝子群について、菅波博士によるNASH医学的な考察を踏まえ、優先度の高い10遺伝子程度を絞り込む。NASH肝癌初代細胞・ヒト肝癌細胞を用いて、検証の優先度の高い遺伝子候補(10個程度)の細胞増殖能に与える影響を検討する。また標的候補の抗体が存在する場合はComplement-dependent細胞障害性アッセイも併せて行う。
- 研究概要(2020)
- 本研究では、NASHの臨床病態を非常によく再現するMelanocortin 4 receptor(MC4R)ノックアウトマウスを解析に使用する。ヒト肝癌において高頻度な遺伝子変異が報告されているTP53, CTNNB1, ALB,AXIN1, BAP1(などの遺伝子についてターゲットシーケンスを行い、本モデルの遺伝子変異情報を取得する。またRNAシーケンシングによる遺伝子発現情報を併せて取得する。高脂質食給餌20週目(NASH肝病変)、35週目(NASH由来の肝発癌)、50週目(肝癌後期)の肝組織・肝癌検体を回収し。タンパク質発現プロテオミクス、リン酸化プロテオミクス、チロシンリン酸化プロテオミクスを実施する。血漿プロテオミクス用検体は、高脂質食20、25、30、35、40、45、50週目の検体を解析に使用する。。血漿プロテオミクス用には高含有量タンパク質除去カラムを通過させた残留サンプル(低含有タンパク質分画)を使用する。自己抗原プロテオゲノミクス用サンプルは、Protein A/G IgG濃縮カラムで得たIgG分画を使用する。
研究成果情報
2022
2021
2020
成果の概要
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研究開発代表者:阿部雄一
癌特異的なゲノム変異、あるいは翻訳後修飾を持つタンパク質などから生じた癌抗原は、液性免疫によって認識され、それらの抗原を認識する自己抗体の産生を誘導する。そのため我々新しいNASH肝癌バイオマーカー確立を目指し、NASH肝発癌モデルマウス(高脂肪食MC4R発現阻害マウス)から、高脂肪食20週目(NASH)、35週目(肝発癌)、50週目(肝癌増悪)、対照群として通常食のMC4R発現阻害マウス20週目(NAFLD)、WTマウスの20週目、50週目の血液を用いて自己抗原プロテオミクスを実施した。同定された367個の抗原タンパク質からバイオマーカー候補を選び出し、肝癌患者血漿を用いた初期検証を進めている。また前年度より進めていた血漿プロテオミクスのバイオマーカー候補についても新たに候補を追加し、ELISAアッセイを構築した。令和4年度までに、血漿プロテオミクスについて5タンパク質は構築完了、2タンパク質は条件検討中である。自己抗原プロテオミクスについて、11タンパク質は構築完了、4タンパク質は条件検討中である。名古屋大学消化器内科より提供された診断時血液検体(肝発癌前後のペア症例:16例ずつ、対照32例)を用いて、肝癌診断精度についてAFPと比較した結果、抗原2種の自己抗体が肝癌患者血中で有意に増加していた。これらの自己抗体・AFPのマルチマーカーパネルは、AUC=0.857と、AFP単独のAUC値(0.602)に比べて、非常に良好な診断精度を示している。また肝癌治療標的の探索においては、コレステロールを含む脂肪酸代謝経路の亢進がNASH肝発癌モデルマウスの各種オミクス解析から認められたため、遊離脂肪酸が蓄積したNASH組織特有のLipotoxicity制御メカニズム解明を目指している。肝癌培養細胞に遊離脂肪酸を処理した条件下での候補遺伝子のノックダウン・阻害剤処理による機能検証を進めている。
研究開発分担者:田口歩
NASH由来肝癌マウスモデルから樹立した細胞株から、肝癌分子標的薬Sorafenib耐性株を作成し、リン酸化プロテオミクスの比較による耐性化メカニズム解明を進めている。また、別の肝癌分子標的薬Lenvatinibと合成致死を引き起こす標的探索のため、全ゲノムCRISPRライブラリによる機能的スクリーニングを実施した。Lenvatinib処理下のみで細胞増殖阻害効果を示した複数の遺伝子について、機能検証を進めている。
研究開発分担者:菅波孝祥
引き続き、NASH由来肝癌マウスモデルの肝癌組織、周囲非癌肝組織、血漿検体を愛知県がんセンターに提供した。
癌特異的なゲノム変異、あるいは翻訳後修飾を持つタンパク質などから生じた癌抗原は、液性免疫によって認識され、それらの抗原を認識する自己抗体の産生を誘導する。そのため我々新しいNASH肝癌バイオマーカー確立を目指し、NASH肝発癌モデルマウス(高脂肪食MC4R発現阻害マウス)から、高脂肪食20週目(NASH)、35週目(肝発癌)、50週目(肝癌増悪)、対照群として通常食のMC4R発現阻害マウス20週目(NAFLD)、WTマウスの20週目、50週目の血液を用いて自己抗原プロテオミクスを実施した。同定された367個の抗原タンパク質からバイオマーカー候補を選び出し、肝癌患者血漿を用いた初期検証を進めている。また前年度より進めていた血漿プロテオミクスのバイオマーカー候補についても新たに候補を追加し、ELISAアッセイを構築した。令和4年度までに、血漿プロテオミクスについて5タンパク質は構築完了、2タンパク質は条件検討中である。自己抗原プロテオミクスについて、11タンパク質は構築完了、4タンパク質は条件検討中である。名古屋大学消化器内科より提供された診断時血液検体(肝発癌前後のペア症例:16例ずつ、対照32例)を用いて、肝癌診断精度についてAFPと比較した結果、抗原2種の自己抗体が肝癌患者血中で有意に増加していた。これらの自己抗体・AFPのマルチマーカーパネルは、AUC=0.857と、AFP単独のAUC値(0.602)に比べて、非常に良好な診断精度を示している。また肝癌治療標的の探索においては、コレステロールを含む脂肪酸代謝経路の亢進がNASH肝発癌モデルマウスの各種オミクス解析から認められたため、遊離脂肪酸が蓄積したNASH組織特有のLipotoxicity制御メカニズム解明を目指している。肝癌培養細胞に遊離脂肪酸を処理した条件下での候補遺伝子のノックダウン・阻害剤処理による機能検証を進めている。
研究開発分担者:田口歩
NASH由来肝癌マウスモデルから樹立した細胞株から、肝癌分子標的薬Sorafenib耐性株を作成し、リン酸化プロテオミクスの比較による耐性化メカニズム解明を進めている。また、別の肝癌分子標的薬Lenvatinibと合成致死を引き起こす標的探索のため、全ゲノムCRISPRライブラリによる機能的スクリーニングを実施した。Lenvatinib処理下のみで細胞増殖阻害効果を示した複数の遺伝子について、機能検証を進めている。
研究開発分担者:菅波孝祥
引き続き、NASH由来肝癌マウスモデルの肝癌組織、周囲非癌肝組織、血漿検体を愛知県がんセンターに提供した。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Nojima Y, Aoki M, Re S, Hirano H, Abe Y, Narumi R, Muraoka S, Shoji H, Honda K, Tomonaga T, Mizuguchi K, Boku N, Adachi J. Integration of pharmacoproteomic and computational approaches reveals the cellular signal transduction pathways affected by apatinib in gastric cancer cell lines. Comput Struct Biotechnol J. 2023, Mar 15;21:2172-2187. doi: 10.1016/j.csbj.2023.03.006. eCollection 2023.
2. Kajiwara K, Chen PK, Abe Y, Okuda S, Kon S, Adachi J, Tomonaga T, Fujita Y, Okada M. Src activation in lipid rafts confers epithelial cells with invasive potential to escape from apical extrusion during cell competition. Curr Biol. 2022 Jul 1:S0960-9822(22)01000-4. doi: 10.1016/j.cub.2022.06.038.
3. Adachi J, Kakudo A, Takada Y, Isoyama J, Ikemoto N, Abe Y, Narumi R, Muraoka S, Gunji D, Hara Y, Katayama R, Tomonaga T. Systematic identification of ALK substrates by integrated phosphoproteome and interactome analysis. Life Sci Alliance. 2022 May 4;5(8):e202101202. doi: 10.26508/lsa.202101202.
4. Iwai M, Kajino T, Nakatochi M, Yanagisawa K, Hosono Y, Isomura H, Shimada Y, Suzuki M, Taguchi A, Takahashi T. Long non-coding RNA TILR constitutively represses TP53 and apoptosis in lung cancer. Oncogene. 2023 Jan;42(5):364-373. doi: 10.1038/s41388-022-02546-w.
5. Irajizad E, Fahrmann JF, Long JP, Vykoukal J, Kobayashi M, Capello M, Yu CY, Cai Y, Hsiao FC, Patel N, Park S, Peng Q, Dennison JB, Kato T, Tai MC, Taguchi A, Kadara H, Wistuba II, Katayama H, Do KA, Hanash SM, Ostrin EJ. A Comprehensive Search of Non-Canonical Proteins in Non-Small Cell Lung Cancer and Their Impact on the Immune Response. Int J Mol Sci. 2022 Aug 11;23(16):8933. doi: 10.3390/ijms23168933.
6. Fahrmann JF, Tanaka I, Irajizad E, Mao X, Dennison JB, Murage E, Casabar J, Mayo J, Peng Q, Celiktas M, Vykoukal JV, Park S, Taguchi A, Delgado O, Tripathi SC, Katayama H, Soto LMS, Rodriguez-Canales J, Behrens C, Wistuba I, Hanash S, Ostrin EJ. Mutational Activation of the NRF2 Pathway Upregulates Kynureninase Resulting in Tumor Immunosuppression and Poor Outcome in Lung Adenocarcinoma. Cancers (Basel). 2022 May 21;14(10):2543. doi: 10.3390/cancers14102543.
7. Shinoda Y, Tatsukawa H, Yonaga A, Wakita R, Takeuchi T, Tsuji T, Tanaka M, Suganami T, Hitomi K. Tissue transglutaminase exacerbates renal fibrosis via alternative activation of monocyte-derived macrophages. Cell Death Dis. 2023 Mar 2;14(2):136. doi: 10.1038/s41419-023-05622-5.
8. Ohue-Kitano R, Nonaka H, Nishida A, Masujima Y, Takahashi D, Ikeda T, Uwamizu A, Tanaka M, Kohjima M, Igarashi M, Katoh H, Tanaka T, Inoue A, Suganami T, Hase K, Ogawa Y, Aoki J, Kimura I. Medium-chain fatty acids suppress lipotoxicity-induced hepatic fibrosis via the immunomodulating receptor GPR84. JCI Insight. 2023 Jan 24;8(2):e165469. doi: 10.1172/jci.insight.165469
9. Inoue T, Fu B, Nishio M, Tanaka M, Kato H, Tanaka M, Itoh M, Yamakage H, Ochi K, Ito A, Shiraki Y, Saito S, Ihara M, Nishimura H, Kawamoto A, Inoue S, Saeki K, Enomoto A, Suganami T, Satoh-Asahara N. Nutrients. 2023 Jan 10;15(2):350. doi: 10.3390/nu15020350.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. 免疫グロブリン結合タンパク質の高深度プロテオーム解析と、新規がんバイオマーカー探索研究への応用、阿部雄一・磯村久徳・田口歩, 相模原、日本プロテオーム学会2022、8月8-10日、国内、口頭
国内 / 口頭
2. 統合的血漿プロテオミクスによる肝癌早期診断マーカーの探索同定、周爽・阿部雄一・磯村尚徳・石上 雅敏・田口歩、横浜、第81回日本癌学会、9月29日-10月1日、国内、口頭
国内 / 口頭
3. 血漿タンパク質と自己抗体の定量的プロファイリングによる大腸がん早期診断バイオマーカーの探索同定、阿部雄一・磯村尚徳・小森康司・藤城光弘・田口歩、横浜、第81回日本癌学会、9月29日-10月1日、国内、ポスター
国内 / ポスター
4. 免疫グロブリン結合タンパク質の高深度プロテオーム解析と、新規がんバイオマーカー探索研究への応用、阿部雄一・磯村久徳・田口歩, 横浜、第42回日本分子腫瘍マーカー研究会、9月28日、国内、口頭
国内 / 口頭
5. Dysregulation of cholesterol metabolism in macrophages promotes liver fibrosis in nonalcoholic steatohepatitis.菅波孝祥.第65回日本糖尿病学会年次学術集会・シンポジウム:代謝制御の中心としての肝臓. 2022/5/12, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
6. 死細胞を取り巻くニッシェ特異的なマクロファージリプログラミング.菅波孝祥.第22回日本抗加齢医学会総会・シンポジウム:ニッシェ特異的なリプログラミング. 2022/6/17, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
7. Clearance of dead cells and altered cellular metabolism in macrophages as a novel molecular mechanism of chronic inflammation. 田中 都, 菅波孝祥. 第26回日本心血管内分泌代謝学会学術総会・シンポジウム. 2022/10/12, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
8. Role of cholesterol metabolism in macrophages in the pathogenesis of non-alcoholic steatohepatitis. 伊藤美智子, 菅波孝祥. 第26回日本心血管内分泌代謝学会学術総会・シンポジウム. 2022/10/12, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
9. 細胞死が駆動する代謝変容による炎症慢性化機構.菅波孝祥.第95回日本生化学会大会・シンポジウム:代謝で免疫を制御する;疾患をコントロールする免疫-代謝ネットワークの新知見. 2022/11/9, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
10. 細胞死を起点とした炎症慢性化機構とメタボリックシンドロームにおける意義. 田中 都, 菅波孝祥. 第96回日本糖尿病学会中部地方会・シンポジウム. 2022/11/19, 国内, 口頭.
国内 / 口頭