文献情報
文献番号
201438005A
報告書区分
総括
研究課題名
大腸癌層別化による発がん分子基盤の解明と配列特異的標的治療薬開発への応用
課題番号
-
研究年度
平成26(2014)年度
研究代表者(所属機関)
金田 篤志(千葉大学大学院医学研究院)
研究分担者(所属機関)
- 永瀬 浩喜(千葉県がんセンター研究所)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 【委託費】 革新的がん医療実用化研究
研究開始年度
平成26(2014)年度
研究終了予定年度
平成26(2014)年度
研究費
23,000,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
網羅的ゲノム解析情報に基づく個別化医療の普及・開発は、疾患の予後を改善し、有効な治療法がないがんへの対策として、社会上強く要請されている。本研究は網羅的解析による層別化に基づいて大腸がんの本態解明を行い、各症例群の治療・早期発見のためのイノベーティブな標的の探索、及びリード化合物開発などその成果の医療応用推進を目的とする。
研究方法
大腸癌層別化業務では、網羅的解析による層別化に基づいて大腸がんの本態解明を行い、各症例群の治療・早期発見のためのイノベーティブな標的を探索する。
３年間で600-1000症例の病変を解析予定である。網羅的メチル化情報を取得し、階層的クラスタリングにて症例層別化する。
がんドライバー変異遺伝子を含む約200遺伝子についてエクソン変異解析する。平成26年度は、鋸歯状腺腫、顆粒状・無顆粒状側方進展型腫瘍の腺腫、早期がんについて先行解析し、各サブタイプの分子基盤を解明する。
またほぼ全ての大腸がん、あるいは各サブタイプのほぼ全例で早期病変からメチル化を認めるマーカーに対し、血漿DNAにおけるメチル化を検討し、感度・特異度ともに非常に高いがん存在診断マーカーを樹立する。
小分子化合物開発業務では、創薬候補としての配列特異的小分子化合物の開発を行う。
先行して開発が進んでいた、KRASコドン12変異を認識するピロール・イミダゾールポリアミド（PIP）にアルキル化剤を結合したKR12について、抗腫瘍効果の得られる投与量でマウスに投与し安全性の検証を行う。さらに、KRAS以外の標的として、大腸癌で変異が認められた遺伝子および異常メチル化が認められた遺伝子に対して配列特異的PIPを合成する。
３年間で600-1000症例の病変を解析予定である。網羅的メチル化情報を取得し、階層的クラスタリングにて症例層別化する。
がんドライバー変異遺伝子を含む約200遺伝子についてエクソン変異解析する。平成26年度は、鋸歯状腺腫、顆粒状・無顆粒状側方進展型腫瘍の腺腫、早期がんについて先行解析し、各サブタイプの分子基盤を解明する。
またほぼ全ての大腸がん、あるいは各サブタイプのほぼ全例で早期病変からメチル化を認めるマーカーに対し、血漿DNAにおけるメチル化を検討し、感度・特異度ともに非常に高いがん存在診断マーカーを樹立する。
小分子化合物開発業務では、創薬候補としての配列特異的小分子化合物の開発を行う。
先行して開発が進んでいた、KRASコドン12変異を認識するピロール・イミダゾールポリアミド（PIP）にアルキル化剤を結合したKR12について、抗腫瘍効果の得られる投与量でマウスに投与し安全性の検証を行う。さらに、KRAS以外の標的として、大腸癌で変異が認められた遺伝子および異常メチル化が認められた遺伝子に対して配列特異的PIPを合成する。
結果と考察
（１）臨床大腸癌標本の解析
大腸早期病変195例の標本から十分な量のDNAが採取できた計167例についてDNAメチル化を解析した。142症例についてはエクソン変異解析を終了した。
顆粒状側方進展型腫瘍は腺腫の段階で中メチル化群およびKRAS変異を示し、癌を含めてCTNNB1の強染色は示さなかった。無顆粒状側方進展型腫瘍は腺腫・癌ともに低メチル化群を呈しKRAS変異(-)であるが腺腫の段階からCTNNB1の強染色を示し、また癌化に伴い特異的な遺伝子変異を認めた。
鋸歯状腺腫は、TSAが中メチル化群を呈するのに対し、SSA/Pは高メチル化群およびBRAF変異(+)を呈し、高メチル化大腸癌の前癌病変と考えられた。エクソン変異解析の結果、癌では有意に高頻度に遺伝子変異が起き、また特徴的なシグナルの遺伝子群に有意に変異が起きていた。
（２）血漿マーカーの開発
120症例の大腸がん患者、96症例の非がん患者から血漿DNAを抽出し、異常メチル化を検討した。PPP1R3Cメチル化は単独で高感度・高特異度を示した。Stage Iの早期がんに対し、PPP1R3Cは単独で92%、EFHD1メチル化と組み合わせると100%の陽性率を示し、早期大腸がんで特に有意義ながん存在診断マーカーと考えられた。
（３）KR12の安全性検証
KRAS変異配列を認識するPIPにアルキル化剤を付加したKR12の抗腫瘍効果と安全性を検証した。KRAS G12V変異を持つ大腸癌細胞株SW480の担癌マウスに対し投与すると、アルキル化単剤よりも強い抗腫瘍効果を認めた。その一方で、アルキル化単剤では体重減少が認められるが、KR12では体重減少は一過性にとどまり早期に回復した。アルキル化剤単独に比べ、高い抗腫瘍効果と、体重減少の減弱を認め、薬剤の核内への効率よいデリバリー効果などがその原因として考えられた。
（４）新たな標的変異に対する小分子化合物の合成
KRAS以外の、大腸癌で高頻度に認められる変異に対し、変異配列特異的なPIPを合成し、KR12と同様にアルキル化剤を結合した。また大腸癌のメチル化解析で、腺腫から癌へ進展する際に有意にメチル化が認められるドライバーメチル化遺伝子に対し、そのメチル化プロモーター領域に結合する配列特異的PIPを合成した。
大腸早期病変195例の標本から十分な量のDNAが採取できた計167例についてDNAメチル化を解析した。142症例についてはエクソン変異解析を終了した。
顆粒状側方進展型腫瘍は腺腫の段階で中メチル化群およびKRAS変異を示し、癌を含めてCTNNB1の強染色は示さなかった。無顆粒状側方進展型腫瘍は腺腫・癌ともに低メチル化群を呈しKRAS変異(-)であるが腺腫の段階からCTNNB1の強染色を示し、また癌化に伴い特異的な遺伝子変異を認めた。
鋸歯状腺腫は、TSAが中メチル化群を呈するのに対し、SSA/Pは高メチル化群およびBRAF変異(+)を呈し、高メチル化大腸癌の前癌病変と考えられた。エクソン変異解析の結果、癌では有意に高頻度に遺伝子変異が起き、また特徴的なシグナルの遺伝子群に有意に変異が起きていた。
（２）血漿マーカーの開発
120症例の大腸がん患者、96症例の非がん患者から血漿DNAを抽出し、異常メチル化を検討した。PPP1R3Cメチル化は単独で高感度・高特異度を示した。Stage Iの早期がんに対し、PPP1R3Cは単独で92%、EFHD1メチル化と組み合わせると100%の陽性率を示し、早期大腸がんで特に有意義ながん存在診断マーカーと考えられた。
（３）KR12の安全性検証
KRAS変異配列を認識するPIPにアルキル化剤を付加したKR12の抗腫瘍効果と安全性を検証した。KRAS G12V変異を持つ大腸癌細胞株SW480の担癌マウスに対し投与すると、アルキル化単剤よりも強い抗腫瘍効果を認めた。その一方で、アルキル化単剤では体重減少が認められるが、KR12では体重減少は一過性にとどまり早期に回復した。アルキル化剤単独に比べ、高い抗腫瘍効果と、体重減少の減弱を認め、薬剤の核内への効率よいデリバリー効果などがその原因として考えられた。
（４）新たな標的変異に対する小分子化合物の合成
KRAS以外の、大腸癌で高頻度に認められる変異に対し、変異配列特異的なPIPを合成し、KR12と同様にアルキル化剤を結合した。また大腸癌のメチル化解析で、腺腫から癌へ進展する際に有意にメチル化が認められるドライバーメチル化遺伝子に対し、そのメチル化プロモーター領域に結合する配列特異的PIPを合成した。
結論
早期大腸病変を層別化した。それぞれ肉眼形態上も異なる、全く発癌経路の異なる症例群であった。これらの症例で、腺腫形成までのDNAメチル化及び癌遺伝子変異の蓄積、癌化への進展に関わる分子異常を同定した。
アルキル化剤を結合したPIPの安全性を検証した。KRAS変異以外でも、同様の手法による変異配列特異的薬剤は開発可能と考えられ、開発を進める。
大腸癌存在診断への応用として、PPP1R3C遺伝子のメチル化は、血漿中の癌由来DNAを高感度・高特異度に同定できた。
アルキル化剤を結合したPIPの安全性を検証した。KRAS変異以外でも、同様の手法による変異配列特異的薬剤は開発可能と考えられ、開発を進める。
大腸癌存在診断への応用として、PPP1R3C遺伝子のメチル化は、血漿中の癌由来DNAを高感度・高特異度に同定できた。
公開日・更新日
公開日
2015-09-11
更新日
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