代謝型グルタミン酸受容体を標的としたがん脳転移治療法の開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 24ck0106725h0003
- 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
革新的がん医療実用化研究事業
- タグ(2024)
研究開発目的: 治療に関する研究
研究の性格: 医薬品開発<適応追加>
研究モダリティ: 低分子医薬品<分子量<600>
開発フェーズ: 基礎
ICD-10大分類: 新生物<腫瘍>
対象疾患領域: がん
特記的事項: 国際共同研究
補足確認: 予防・保健 , 治療
- タグ(2023)
研究開発目的: 治療に関する研究
研究の性格: 医薬品開発<適応追加>
研究モダリティ: 低分子医薬品<分子量<600>
開発フェーズ: 基礎
ICD-10大分類: 新生物<腫瘍>
対象疾患領域: がん
補足確認: 予防・保健 , 治療
- 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
開発目的: 予防・健康 , 治療
- 代表研究機関
- 国立大学法人金沢大学
- 研究代表者
(2024) 平田英周, 国立大学法人金沢大学, がん進展制御研究所 腫瘍細胞生物学研究分野・准教授
(2023) 平田英周, 国立大学法人金沢大学, がん進展制御研究所 腫瘍細胞生物学研究分野・准教授
(2022) 平田英周, 国立大学法人金沢大学, がん進展制御研究所 腫瘍細胞生物学研究分野・准教授
- 研究期間
- 2022年度 - 2024年度
- 課題への総配分額
- 71,344 千円
- 研究概要(2024)
- 申請者らが独自に開発したMGS共培養系とがん脳転移マウスモデルを使用し、がん脳転移特異的に観察される代謝型グルタミン酸受容体の発現誘導とそのシグナルへの依存性増強の分子機構を解明する。実験で得られた結果は脳神経外科手術摘出標本を用いた解析と相互フィードバックさせ、臨床的意義を担保しつつ研究を進める。また分子機構の解明と並行して、代謝型グルタミン酸受容体が転移性脳腫瘍の治療標的となり得ることを複数のマウスモデルを用いて検証する。
- 研究概要(2023)
- 研究開発代表者らが独自に開発したグリア細胞の安定的な培養法(Mixed-glialculture on/in soft substrate : MGS法)とがん脳転移マウスモデルを使用し、がん脳転移特異的に観察される代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1)の発現誘導とそのシグナルへの依存性増強の分子機構を明らかにする。mGluR1発現誘導の分子機構としては特にアストロサイト由来の液性因子に着目し、グルタミン酸シグナル依存性の分子機構に関してはmGluR1と上皮成長因子受容体(EGFR)との相互作用に着目して解析を行う。実験で得られた結果は脳神経外科手術摘出標本を用いた解析と相互フィードバックさせ、臨床的意義を担保しつつ研究を進める。また分子機構の解明と並行して、代謝型グルタミン酸受容体関連シグナルが転移性脳腫瘍の治療標的となり得ることを複数のマウスモデルを用いて検証する。
- 研究概要(2022)
- 研究開発代表者らが独自に開発したMGS共培養系とがん脳転移マウスモデルを使用し、がん脳転移特異的に観察される代謝型グルタミン酸受容体の発現誘導とそのシグナルへの依存性増強の分子機構を解明する。まずはグリア細胞との共培養依存性にmGluR1の発現が誘導されるメカニズムをがん細胞およびグリア細胞の遺伝子発現解析によって網羅的に検索し、分子機構の詳細をエピゲノム解析、イメージングおよび生化学的手法によって明らかにする。依存性増強の分子機構に関しては、特にmGluR1と受容体型チロシンキナーゼとの相互作用に着目して解析を行う。これらの実験で得られた結果は脳神経外科手術摘出標本を用いた解析と相互フィードバックさせ、臨床的意義を担保しつつ研究を進める。また分子機構の解明と並行して、代謝型グルタミン酸受容体が転移性脳腫瘍の治療標的となり得ることを複数のマウスモデルを用いて検証する。
研究成果情報
2024
2023
2022
成果の概要
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(1) mGluR1発現誘導の分子機構解明
アストロサイト由来のWnt-5aがRESTを核外移行させることによってがん細胞にmGluR1の発現を誘導するが、この発現誘導は特定のがん細胞において特定の培養条件下においてのみ観察されることが明らかとなった。
(2) mGluR1依存性増強の分子機構の解明
EGFR変異を有する肺がん細胞において、mGluR1はグルタミン酸依存性にEGFRと直接相互作用して下流のMAPKシグナルを活性化することが明らかとなったが、この直接相互作用の分子機構としてEGFRのエンドサイトーシスが関与している可能性を示唆する結果を得た。
(3) mGluR5誘導型を含む各種がん細胞の解析
mGluR1が誘導されるがん種は肺がんに限らず、またmGluR1が直接相互作用するチロシンキナーゼ型受容体もEGFRに限らないことを示唆する結果を得た。また特にHER2陽性乳がんにおけるmGluR1発現誘導のの役割に関する検討を行ったが、直接相互作用に関しては確定的なデータは得られなかった。
(4) 代謝型グルタミン酸受容体の治療標的分子としての検証
脳に転移したPC細胞に対するEGFR阻害剤(osimertinib)とmGluR1阻害剤(LY456236)の併用療法はosimertinib単独療法と比較して優位な結果を示さなかったが、osimertinib耐性を付与したPC9細胞株の脳転移に対して、LY456236は増殖抑制効果を示すことが明らかとなった。
(5) 転移性脳腫瘍臨床検体を用いた代謝型グルタミン酸受容体シグナル経路の検証
金沢大学附属病院において肺がんを原発巣とする脳転移手術検体37例の解析を行った。その結果、8例(8/37 = 21.6%)において脳転移肺がん細胞にmGluR1の発現が認められ、かつmGluR1の発現とEGFRの発現に強い相関関係が確認された。
アストロサイト由来のWnt-5aがRESTを核外移行させることによってがん細胞にmGluR1の発現を誘導するが、この発現誘導は特定のがん細胞において特定の培養条件下においてのみ観察されることが明らかとなった。
(2) mGluR1依存性増強の分子機構の解明
EGFR変異を有する肺がん細胞において、mGluR1はグルタミン酸依存性にEGFRと直接相互作用して下流のMAPKシグナルを活性化することが明らかとなったが、この直接相互作用の分子機構としてEGFRのエンドサイトーシスが関与している可能性を示唆する結果を得た。
(3) mGluR5誘導型を含む各種がん細胞の解析
mGluR1が誘導されるがん種は肺がんに限らず、またmGluR1が直接相互作用するチロシンキナーゼ型受容体もEGFRに限らないことを示唆する結果を得た。また特にHER2陽性乳がんにおけるmGluR1発現誘導のの役割に関する検討を行ったが、直接相互作用に関しては確定的なデータは得られなかった。
(4) 代謝型グルタミン酸受容体の治療標的分子としての検証
脳に転移したPC細胞に対するEGFR阻害剤(osimertinib)とmGluR1阻害剤(LY456236)の併用療法はosimertinib単独療法と比較して優位な結果を示さなかったが、osimertinib耐性を付与したPC9細胞株の脳転移に対して、LY456236は増殖抑制効果を示すことが明らかとなった。
(5) 転移性脳腫瘍臨床検体を用いた代謝型グルタミン酸受容体シグナル経路の検証
金沢大学附属病院において肺がんを原発巣とする脳転移手術検体37例の解析を行った。その結果、8例(8/37 = 21.6%)において脳転移肺がん細胞にmGluR1の発現が認められ、かつmGluR1の発現とEGFRの発現に強い相関関係が確認された。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Mizutani R, Hirata E*. Intracardiac Injection Mouse Model to Study Cancer Cell Dormancy in Brain Metastasis. Methods in Molecular Biology. 2811:113-122, 2024. (*corresponding author)
2. Ishibashi K, Hirata E*. Multifaceted interactions between cancer cells and glial cells in brain metastasis. Cancer Science. 115(9):2871-2878, 2024. (*corresponding author)
3. Fukuda K, Takeuchi S, Arai S, Nanjo S, Sato S, Kotani H, Kita K, Nishiyama A, Sakaguchi H, Ohtsubo K, Yano S. Targeting WEE1 enhances the antitumor effect of KRAS-mutated non-small cell lung cancer harboring TP53 mutations. Cell Rep Med. 2024 May 15:101578. doi: 10.1016/j.xcrm.2024.101578.
4. Kotani H, Oshima H, Boucher JC, Yamano T, Sakaguchi H, Sato S, Fukuda K, Nishiyama A, Yamashita K, Ohtsubo K, Takeuchi S, Nishiuch T, Oshima M, Davila ML, Yano S. Dual inhibition of SUMOylation and MEK conquers MYC-expressing KRAS-mutant cancers by accumulating DNA damage. J Biochemical Sci, 2024;31:68.
5. Kotani H, Yamano T, Boucher JC, Sato S, Sakaguchi H, Fukuda K, Nishiyama A, Yamashita K, Ohtsubo K, Takeuchi S, Nishiuchi T, Oshima H, Oshima M, Davila ML, Yano S. Comprehensive antitumor immune response boosted by dual inhibition of SUMOylation and MEK in MYC-expressing KRAS-mutant cancers. Exp Hematol Oncol. 2024 Sep 27;13(1):94.
6. Terada N, Koba H, Nanjo S, Kimura H, Nishiyama A, Yoneda T, Takeda T, Shirasaki H, Nishi K, Sone T, Yamada T, Takayama K, Shibata K, Matsuoka H, Kita T, Nagata K, Tambo Y, Ohkura N, Hara J, Kasahara K, Kohsaka S, Mano H, Yano S. EGFR-V834L combined with L858R mutation reduced afatinib sensitivity and associated to early recurrence in lung cancer. Transl Lung Cancer Res, 2024;13(11):3067-3082.
7. Jing Y, Kobayashi M, Shoulkamy MI, Zhou M, Thi Vu H, Arakawa H, Sabit H, Iwabuchi S, Quang Vu C, Kasahara A, Ueno M, Tadokoro Y, Kurayoshi K, Chen X, Yan Y, Arai S, Hashimoto S, Soga T, Todo T, Nakada M, Hirao A. Lysine-arginine imbalance overcomes therapeutic tolerance governed by the transcription factor E3-lysosome axis in glioblastoma. Nature Communications. 16:2876. 2025.
8. Nishiyama A, Sato S, Sakaguchi H, Kotani H, Yamashita K, Ohtsubo K, Sekiya T, Watanabe A, Tajima A, Shimaguchi C, Mizuguchi K, Ikeda H, Kinoshita M, Nakada M, Takeuchi S. Pembrolizumab efficacy in a tumor mutation burden-high glioblastoma patient: A case study and implications for precision oncology. Cancer Science. 116(1):271-276, 2025.
9. Kanamori M, Tsuzuki S, Shibahara I, Saito K, Shimoda Y, Tanaka K, Yamaguchi S, Natsumeda M, Matsutani T, Hanihara M, Nakada M, Kuroda JI, Matsuda M, Yoshimoto K, Yonezawa U, Sonoda Y, Takano K, Yonezawa H, Otani Y, Nakahara Y, Uchida M, Nonaka M, Mineharu Y, Kitamura Y, Yamashita S, Yamauchi T, Miyake Y, Deguchi S, Beppu T, Tamura K, Koizumi S, Hirose Y, Asano K, Hiruta R, Kinoshita M, Miyake K, Nakayama N, Inoue A, Ono T, Sasaki T, Akiyama Y, Fukami S, Yoshino A, Kawanishi Y, Asanome T, Yamaguchi T, Takahashi M, Yamasaki F, Arakawa Y, Narita Y. Impact of tumor-treating fields on the survival of Japanese patients with newly diagnosed glioblastoma: A multicenter, retrospective cohort study. Neurooncol Adv. (3.7) 6: vdae176, 2024.
10. Nakade Y, Kinoshita M, Nakada M*, Sabit H, Ichinose T, Mita M, Yuno T, Noguchi-Shinohara M, Ono K, Iwata Y, Wada T. Urinary D-asparagine level is decreased by the presence of glioblastoma. Acta Neuropathol Commun. 12(1): 122, 2024. (*corresponding author)
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. 平田 英周 「がん細胞とグリア細胞の多面的相互作用」第16回金沢脳腫瘍セミナー(招待講演)(金沢 2024年1月17日)
国内 / 講演
2. Eishu Hirata "Multifaceted interactions between cancer cells and glial cells in brain metastasis." International Tumor Microenvironment Seminar in Sapporo(招待講演)(札幌 2024年2月13日)
国内 / 講演
3. 平田 英周 「がん細胞とグリア細胞の多面的相互作用」 学際領域展開ハブ形成プログラムキックオフシンポジウム(口頭発表)(金沢 2024年2月21日)
国内 / 口頭
4. 平田 英周 「がん細胞とグリア細胞の多面的相互作用」 第32回日本乳癌学会学術総会(招待講演)(仙台 2024年7月11日)
国内 / 講演
5. 平田 英周 「がん細胞とグリア細胞の多面的相互作用」 愛知県がんセンター招聘セミナー(招待講演)(名古屋 2024年10月18日)
国内 / 講演
6. Eishu Hirata "Multifaceted interactions between cancer cells and glial cells in brain metastasis." International Symposium on Tumor Biology and Interdisciplinary Sciences in Kanazawa 2024(口頭発表)(金沢 2024年11月6日)
国内 / 口頭
7. 石橋 公二朗、平田 英周 「MGS法を用いた脳転移がんーグリアネットワークの解析」第76回日本細胞生物学会(口頭発表)(つくば 2024年7月17-19日)
国内 / 口頭
8. 石橋 公二朗、平田 英周 「ミクログリアによる新たな細胞死誘導機構の解明」2024年度 文部科学省学術変革領域 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(ポスター発表)(名古屋 2024年8月29-31日)
国内 / ポスター
9. Kojiro Ishibashi, Seiji Yano, Mitsutoshi Nakada, Eishu Hirata "Astrocyte-induced mGluR1 activates human lung cancer brain metastasis via glutamate-dependent stabilization of EGFR" 第83回日本癌学会学術総会(口頭発表)(福岡 2024年9月19-21日)
国内 / 口頭
10. Peifu Yu "The role of fibulin-1 in brain metastasis" 第6回がん研コロキウム(口頭発表)(金沢 2024年7月24日)
国内 / 口頭
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. 矢野 聖二, 「肺がんの治療はここまで進んでいる!」次世代北信がんプロ合同市民公開講座(福井2024年11月4日)
不明