造血器悪性腫瘍及び転移性がんで高頻度に異常を来している遺伝子を標的とした新たな治療法の開発に資する研究

文献情報

文献番号
201313007A
報告書区分
総括
研究課題名
造血器悪性腫瘍及び転移性がんで高頻度に異常を来している遺伝子を標的とした新たな治療法の開発に資する研究
課題番号
H22-３次がん-一般-010
研究年度
平成25(2013)年度
研究代表者(所属機関)
北林　一生(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　造血器腫瘍研究分野)
研究分担者(所属機関)
  • 赤司　浩一(九州大学大学院　医学研究院　病態修復内科学)
  • 堺　隆一(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　転移浸潤シグナル研究分野)
  • 的崎　尚(神戸大学大学院医学研究科　シグナル統合学分野)
  • 早川　文彦(名古屋大学大学院　医学系研究科　血液・腫瘍内科学)
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 第３次対がん総合戦略研究
研究開始年度
平成22(2010)年度
研究終了予定年度
平成25(2013)年度
研究費
44,539,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書（概要版）

研究目的
本研究では、本研究事業の先行研究を通して申請者らが独自に明らかにしてきた成果の中で、特に再発や転移に深く関与するがん幹細胞やチロシンリン酸化シグナルに関する研究を発展させて、造血器腫瘍や転移性がんに対する新たな治療法の開発を目指す。本研究の目指す分子標的療法が確立され、再発や転移が抑制されることにより、難治性がんに対する新しい治療法が開発され、生存率を格段に改善することが期待される。
研究方法
治療抵抗性と再発の原因となるをがん幹細胞を死滅させ根治を得るために、がん幹細胞分画に特異的に発現する抗原を同定する。これまでに白血病幹細胞特異的分子としてTIM3およびM-CSFRを同定したので、これらに対する抗体医薬や阻害剤を用いて白血病幹細胞のみを根絶する新規治療法を開発する。また、多くのがんで高頻度に変異や活性化が見られるチロシンキナーゼ及びその下流シグナル分子の様々ながんの発症や転移・浸潤能の獲得における役割を明らかにし、チロシンリン酸化シグナルを標的とした新たな治療法を開発する。申請者らは、受容体型チロシンキナーゼFLT3、KIT、M-CSFRの阻害剤を開発した。FLT3阻害剤については臨床試験を開始し、その他についてもその検討を行っている。また、チロシンキナーゼの下流シグナル分子であるSTAT3/5阻害剤も開発済みで、この阻害機序を明らかにすると共に、治療対象となる最適の癌種を同定するなど臨床応用への検討を行なう。また、p130Cas、CDCP1、Ossaなどのsrcファミリーチロシンキナーゼの基質分子を中心に転移・浸潤治療のモデルを樹立し、そのシグナルのブロックにより腫瘍の転移・浸潤の防御をもたらす分子標的治療のモデルを開発する。さらに、Shp2やSAP-1などのチロシンホスファターゼ(PTP)のがん化や浸潤・転移におけるPTPの役割を明らかにし、これらの治療標的としての可能性を探る。
結果と考察
急性骨髄性白血病(AML)幹細胞に関しては、特異的に高発現する表面抗原Tim-3及びM-CSFRを同定した。白血病幹細胞を含むAML細胞がTIM-3のリガンドであるgalectin-9をautocrine機構により分泌し、自身の細胞表面のTIM-3分子と結合させてシグナルを生じている事を見出した。さらにTIM-3シグナルの標的としてNF-kB経路を同定した。本研究事業において抗腫瘍活性を確認したSTAT阻害剤OPB-31121は広範な造血器腫瘍において上流キナーゼを阻害する事なくSTAT3及びSTAT5を抑制し、その腫瘍抑制効果は、STATシグナルへの依存性の強い事が確立されている癌遺伝子（BCR-ABL、FLT3/ITDなど）を持つ腫瘍において特に顕著でそれはマウスモデルにおいても示された。また、リンパ球分化に重要な転写因子PAX5の異常による初めての白血病モデルとしてPAX5-PMLを導入したproB細胞を移植したマウスによる白血病モデルを作製し、このモデルにおいては数多いPAX5の転写標的の中でも、BLNK、CD23、CD72の発現低下が顕著である事を発見した。転移性がんの多くで高発現やリン酸化の見られるCDCP1の発現はRasが活性化した腫瘍で有意に高く、Ras-Erk経路の下流でCDCP1が誘導されることが示された。同時に活性型Rasで誘導される浸潤能はCDCP1経路の抑制でキャンセルされ、活性型Rasのもたらす悪性形質の少なくとも一部はCDCP1に依存していることが明らかになった。さらにCDCP1における足場非依存性の獲得はオートファジーの抑制を伴い、CDCP1を抑制した時に誘導される浮遊状態での細胞死（アノイキス）はオートファジーを抑制すると減少することが示された。また。乳がんの浸潤モデルにおいては、CDCP1は細胞外マトリックス分解を伴うinvadopodiaという構造体の形成に関わることが明らかになった。受容体型チロシンホスファターゼであるSAP-1の脱チロシンリン酸化基質として膜貫通型糖化分子であるpp90を同定し、p90はSAP-1と同様に腸上皮細胞に高度に発現し微絨毛に局在すし、その細胞質内領域に会合するチロシンキナーゼを介して炎症に重要なシグナルを刺激し、ケモカインの誘導を促進することを明らかにした。細胞質型チロシンホスファターゼShp2の結合分子SIRPαはマクロファージによる貪食を抑制的に調節している。がん細胞株に対する分子標的薬の腫瘍抑制を、抗SIRPα抗体がさらに増強することを明らかにした。
結論
本研究で得られた知見は、正常造血幹細胞には影響を与えずに、腫瘍の本体ともいえる白血病幹細胞を特異的に標的とした種々の治療戦略を構築する基盤になるものであると考えられる。

公開日・更新日

公開日
2015-06-02
更新日
-

文献情報

文献番号
201313007B
報告書区分
総合
研究課題名
造血器悪性腫瘍及び転移性がんで高頻度に異常を来している遺伝子を標的とした新たな治療法の開発に資する研究
課題番号
H22-３次がん-一般-010
研究年度
平成25(2013)年度
研究代表者(所属機関)
北林　一生(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　造血器腫瘍研究分野)
研究分担者(所属機関)
  • 赤司　浩一(九州大学大学院　医学研究院　病態修復内科学)
  • 堺　隆一(独立行政法人国立がん研究センター　研究所　転移浸潤シグナル研究分野)
  • 的崎　尚(神戸大学大学院　医学研究科　シグナル統合学分野)
  • 直江　知樹(名古屋大学大学院　医学系研究科　血液・腫瘍内科学)
  • 早川　文彦(名古屋大学大学院　医学系研究科　血液・腫瘍内科学)
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 第３次対がん総合戦略研究
研究開始年度
平成22(2010)年度
研究終了予定年度
平成25(2013)年度
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書（概要版）

研究目的
近年の診断技術や治療法の進歩により多くのがんで生存率が上昇したが、難治性がんに対しては長期生存率に大きな改善が見られていない。これは、このような難治性がんでは再発や転移が頻繁に生じることが最大の原因である。再発の主な要因は治療耐性を示すがん幹細胞が残存するためであると考えられ、また、転移・浸潤能の獲得にチロシンリン酸化シグナルが関与することが示されている。本研究では、特に再発や転移に深く関与するがん幹細胞やチロシンリン酸化シグナルの制御に関わる分子を標的とした造血器腫瘍や転移性がんに対する新たな治療法の開発を目指す。
研究方法
白血病幹細胞の細胞表面に局在して抗体医薬の標的になる分子については特異的抗体を、酵素活性を有し低分子阻害剤の標的になる分子の場合は特異的阻害剤を開発し、異種免疫寛容マウスに移植した再構築ヒト白血病や人工ヒト白血病モデルを用いて、得られた抗体や阻害剤の治療効果を検証する。開発中のチロシンキナーゼ阻害剤の特性を明らかにし、動物モデルでの有効性を検証する。KITあるいはFLT3阻害剤への耐性変異については、その克服にむけHSP90阻害剤など、併用療法の検討を行う。固形腫瘍の転移浸潤に関わるチロシンキナーゼの基質分子について、これまでの解析で見出したCas、CDCP1、Ossaなどのリン酸化により生ずるシグナルをブロックする系を樹立する。転移性腫瘍において、従来法よりin vivoの転移・浸潤能を反映するような効率のよいアッセイ系としてinvadopodia形成や線維芽細胞・細胞外基質との共培養の系を立ち上げ、標的分子や化合物のスクリーニングに対する有用性を調べる。転移性腫瘍が転移巣での酸化ストレスや低酸素に耐性を獲得するメカニズムを明らかにするため、過酸化水素水やUVによる酸化ストレス刺激や低酸素刺激を与えた後、短時間で起こる蛋白質チロシンリン酸化の変化を解析し、誘導される未知の蛋白質については、抗リン酸化チロシン抗体による精製と質量分析により同定する。的崎らは、肺がんや消化器がんなどにおけるShp2の遺伝子異常につき検索する。さらに、Shp2の遺伝子異常をもつがん細胞の運動能や転移能につき、培養細胞系やマウスの系で検討する。Shp2の関連分子として見出している、SIRPとそのリガンド分子であるCD47の血液系腫瘍やがんにおける異常についても検索する。
結果と考察
急性骨髄性白血病(AML)幹細胞に特異的に高発現する表面抗原Tim-3およびM-CSFRを同定した。Tim-3およびM-CSFRは大多数のAML幹細胞に高発現しているが、正常造血幹細胞に発現を認めず、理想的な標的候補と考えられた。M-CSF受容体特異的チロシンキナーゼ阻害剤が発症を抑制することを見出した。Tim-3陽性細胞株に殺細胞効果を有する抗Tim-3抗体を作成し、AMLを再構築させたマウスで有効性を検証している。TIM-3陽性細胞株に対して高い殺細胞効果を有する抗ヒトTim-3マウス抗体の作製に成功した。TIM-3の機能としてはAML細胞自体がリガンドであるgalectin-9をautocrine様式で分泌、作用させていることを見出した。シグナル阻害剤の開発として企業と共同研究中の抗腫瘍薬OPB-31121がJAK/Srcキナーゼ活性を阻害する事なくSTAT3、STAT5のリン酸化を阻害すること、種々の造血器悪性腫瘍細胞株に対し増殖抑制効果が高いが、正常造血細胞に対する増殖抑制作用は認められないことを細胞株、ヒトプライマリ白血病細胞およびヒト正常臍帯血を移植したマウスモデルを用いて発見した。亜ヒ酸の新たな治療標的の検証のためPAX5-PML陽性白血病のマウスモデルを作成し、PML機能の障害の有無、亜ヒ酸の効果について検討した。腫瘍の進展過程でチロシンリン酸化を受ける蛋白質を精力的に解析してきており、実際に転移浸潤にかかわるいくつかの分子の機能を明らかにした。胃がん細胞からは新たに腹膜播種を抑制するARAP3を見出して、チロシンリン酸化がその機能に必要であることを明らかにした。また固形腫瘍の足場非依存性と転移性に関わる膜蛋白質CDCP1は予後不良群で発現が高いことを見出していたが、その発現制御にRas-Erk経路が関わること、足場非依存性の獲得の際にオートファジーの抑制を伴うことなどの重要な知見を得た。CDCP-1とそのエフェクター分子PKCδの結合を阻害するペプチドを設計し、腫瘍細胞の足場非依存性や造腫瘍能を抑制することを示した。
結論
AML白血病幹細胞特異的表面抗原M-CSFR及びTIM-3を同定し、これらに対する抗体医薬を開発した。OPB-31121はSTAT3、STAT5のリン酸化を抑制することを明らかにした。

公開日・更新日

公開日
2015-06-02
更新日
-

行政効果報告

文献番号
201313007C

成果

専門的・学術的観点からの成果
急性骨髄性白血病(AML)幹細胞に関しては、特異的に高発現する表面抗原Tim-3及びM-CSFRを同定した。白血病幹細胞を含むAML細胞がTIM-3のリガンドであるgalectin-9をautocrine機構により分泌し、自身の細胞表面のTIM-3分子と結合させてシグナルを生じている事を見出した。さらにTIM-3シグナルの標的としてNF-kB経路を同定した。
臨床的観点からの成果
Tim-3及びM-CSFRを高発現するヒトAML幹細胞を特異的に傷害する抗Tim-3抗体を作成して、より副作用の少ない安全かつ効率的なAMLの分子標的治療の臨床開発を目指す。本研究で得られた知見は、正常造血幹細胞には影響を与えずに、腫瘍の本体ともいえる白血病幹細胞を特異的に標的とした種々の治療戦略を構築する基盤になるものであると考えられる。
ガイドライン等の開発
なし
その他行政的観点からの成果
なし
その他のインパクト
なし

発表件数

原著論文（和文）
0件
原著論文（英文等）
23件
その他論文(和文)
5件
その他論文(英文等)
2件
学会発表(国内学会)
67件
学会発表(国際学会等)
12件
その他成果(特許の出願)
2件
その他成果(特許の取得)
0件
その他成果(施策への反映)
0件
その他成果(普及・啓発活動)
0件

特許

特許の名称
マウスAMLモデルを用いたイソクエン酸デヒドロゲナーゼ変異体活性の評価システム
詳細情報
分類:
特許番号: 特願2013-230472
発明者名: 北林一生、小川原陽子
権利者名: 国立がん研究センター
出願年月日: 20131106
国内外の別: 国内

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限ります。

原著論文1
Suzuki M, Yamagata K, Shino M,et al.
The nuclear export signal (NES) within CALM is necessary for CALM-AF10- induced leukemia.
Cancer Sci. , 105 , 315-323  (2014)
原著論文2
Shima H, Yamagata K, Aikawa Y,et al.
Bromodomain-PHD finger protein 1 is critical for leukemogenesis associated with MOZ-TIF2 fusion.
Int. J. Hematology , 9 , 21-31  (2014)
原著論文3
Shima Y, Honma Y, Kitabayashi I.
Mechanism of PML nuclear body disruption in APL: PML-RARa inhibits PML oligomerization and its phosphorylation restores PML NBs.
Cancer Res. , 73 , 4278-4288  (2013)
原著論文4
Shimizu K, Yamagata K, Kurokawa M, et al.
Roles of AML1/RUNX1 in T-cell malignancy induced by loss of p53.
Cancer Sci. , 103 , 1033-1038  (2013)
原著論文5
Yokoyama A, Ficara F, Murphy MJ, et al.
MLL Becomes Functional through Intra-Molecular Interaction Not by Proteolytic Processing.
PLoS One. , 8 , e73649-  (2013)
原著論文6
Shima T, Miyamoto T, Kikushige Y, et al.
Quantitation of hematogones at the time of engraftment is a useful prognostic indicator in allogeneic hematopoietic stem cell transplantation.
Blood , 121 , 840-848  (2013)
原著論文7
Kamimura T, Miyamoto T, Yokota N, et al.
Higher incidence of injection site reactions after subcutaneous bortezomib administration on the thigh compared with the abdomen.
Eur J Haematol , 90 , 157-161  (2013)
原著論文8
Yamauchi T, Takenaka K, Urata S, et al.
Polymorphic Sirpa is the genetic determinant for NOD-based mouse lines to achieve efficient human cell engraftment.
Blood , 121 , 1316-1325  (2013)
原著論文9
Fukata M, Ishikawa F, Najima Y, et al.
Contribution of bone marrow-derived hematopoietic stem/progenitor cells to the generation of donor-marker(+) cardiomyocytes in vivo.
PLos One , 8 , e62506-  (2013)
原著論文10
Iwamoto C, Takenaka K, Urata S, et al.
The BALB/c-specific polymorphic SIRPA enhances its affinity for human CD47, inhibiting phagocytosis against human cells to promote xenogeneic engraftment.
Exp Hematol , 42 , 163-171  (2014)
原著論文11
Niimi K, Kiyoi H, Ishikawa Y, et al.
GATA2 zinc finger 2 mutation found in acute myeloid leukemia impairs myeloid differentiation.
Leukemia Rsearch Reports , 2 , 21-25  (2013)
原著論文12
Hayakawa F, Sugimoto K, Harada Y, et al.
A novel STAT inhibitor, OPB-31121, has a significant antitumor effect on leukemia with STAT-addictive oncokinases.
Blood Cancer J , 3 , e166-  (2013)
原著論文13
Yamaguchi H, Takanashi M, Yoshida N,et al.
Saracatinib impairs the peritoneal dissemination of diffuse-type gastric carcinoma cells resistant to Met and fibroblast growth factor receptor inhibitors.
Cancer Sci. , 105 , 528-536  (2014)
原著論文14
Yamaguchi H, Yoshida N, Takanashi M, et al.
Stromal fibroblasts mediate extracellular matrix remodeling and invasion of scirrhous gastric carcinoma cells.
PLoS One , 9 , e85485-  (2014)
原著論文15
Miyazawa Y, Uekita T, Ito Y, et al.
CDCP1 regulates the function of MT1-MMP and invadopodia-mediated invasion of cancer cells.
Mol Cancer Res. , 11 , 628-637  (2013)
原著論文16
Shirakihara T, Kawasaki T, Fukagawa A, et al.
Identification of integrin α3 as a molecular marker of cells undergoing epithelial-mesenchymal transition and of cancer cells with aggressive phenotypes.
Cancer Sci. , 104 , 1189-1197  (2013)
原著論文17
Kasuga M, Ueki K, Tajima N, et al.
Report of the Japan Diabetes Society/Japanese Cancer Association Joint Committee on Diabetes and Cancer.
Cancer Sci. , 104 , 965-976  (2013)
原著論文18
Uekita T, Fujii S, Miyazawa Y,et al.
Suppression of autophagy by CUB domain-containing protein 1 signaling is essential for anchorage-independent survival of lung cancer cells.
Cancer Sci. , 104 , 865-870  (2013)
原著論文19
Zen K, Guo Y, Bian Z, et al.
Inflammation-induced proteolytic processing of the SIRPα cytoplasmic ITIM in neutrophils propagates a proinflammatory state.
Nat Commun , 4 , 2436-  (2013)
原著論文20
Yamashita H, Kotani T, Park J, et al.
Role of the protein tyrosine phosphatase Shp2 in homeostasis of the intestinal epithelium.
PloS One , 9 , e92904-  (2014)

公開日・更新日

公開日
2015-09-02
更新日
2016-06-21

収支報告書

文献番号
201313007Z
報告年月日

収入

(1)補助金交付額
57,900,000円
(2)補助金確定額
57,900,000円
差引額 [(1)-(2)]
0円

支出

研究費 (内訳) 直接研究費 物品費 31,545,289円
人件費・謝金 2,845,527円
旅費 324,900円
その他 9,823,400円
間接経費 13,361,000円
合計 57,900,116円

備考

備考
端数調整のため

公開日・更新日

公開日
2015-09-10
更新日
-