令和 5 年度

共同研究報告書

研究区分

一般共同研究研究課題名

転移性大腸がんを標的とした薬剤探索研究

新規・継続の別

新規
所属

・継続

金沢大学がん進展制御研究所

研究代表者
職名・氏名て下さい）

受け入れ教員

金沢大学がん進展制御研究所

職名・氏名

准教授・大島 浩子

所属

金沢大学がん進展制御研究所

職名・氏名

准教授・中山 瑞穂

所属

金沢大学がん進展制御研究所

職名・氏名

JSPS 外国人特別研究員・Sau Yee Kok

職名・氏名

概要
（100～150 字程度）

研究目的
（300 字程度）

研究内容・成果（1000 字程度・Web 会議の回数も記載）

35 歳

以下○以下○正伸

所属
研究分担者（適宜行を追加し教授・大島40 歳

教授・園下 将大
本研究では、多様な遺伝子変異の組み合わせを持つマウス腸管腫瘍から樹立したオルガノイドを用いて、大腸がんの転移につながるクラスター遊走の分子機構の解析を行った。その結果、Kras 変異と p53
R270H 変異を同時に導入した腫瘍では、Activin 刺激により突起を形成し、細胞クラスターとして遊走することを明らかに出来た。
転移・再発をともなう大腸がん患者の５年生存率は 15%以下と低く、転移大腸がんに対する治療薬開発は、重要な研究課題である。我々は、大腸がん転移機構の研究のため、Apc、Kras、Tgfbr2、Trp53 の 4ドライバー遺伝子に同時に変異を導入した腸管腫瘍由来 AKTP オルガノイドを樹立し、その脾臓移植による肝転移モデルを作製した。本研究では、AKTP オルガノイドを用いた培養実験により、大腸がん肝転移機構を明らかにし、転移がんに対する予防治療標的の候補シグナルまたは分子を特定する。将来的には、園下教授らが開発したドライバー遺伝子導入ショウジョウバエモデル（4-hit モデル）を用いて、得られた候補分子の治療標的としての可能性について検証に繋げる。特に TME で活性化が認められる、自然免疫、PGE2、TGFβ シグナル等に着目して研究を推進する。
これまでに、複数のがん細胞がクラスターを形成して原発巣から遊離し、クラスターのまま血流を介して遠隔臓器に転移する可能性が報告され、「ポリクローナル転移」の概念として知られている。実際にがん患者の血中にはがん細胞クラスターが認められ、実験的にも、単独細胞よりクラスターの方が転移巣形成効率が高いことが示されている。そこで、本研究では、原発巣から腫瘍細胞クラスターが遊離するメカニズムについて解析した。
Apc（A）、Kras（K）、Tgfbr2（T）、Trp53（P）、Fbxw7（F）の 5 遺伝子変異をさまざまな組み合わせで導入した腫瘍オルガノイドに、
TGFβ ファミリーサイトカインである Activin 刺激を与え、オルガノイドの生存や形態変化を解析した。Activin は大腸がん組織間質で高い発現が確認されており、がん細胞は常に Activin に暴露されていると考えられる。良性腫瘍から樹立したオルガノイド、A、AF、AT、AP、ATP は、Activin 刺激により増殖抑制や細胞死が誘導された（図１）。
TGFβ は、正常腸上皮細胞の分化を誘導するので、同様の Smad 複合体を活性化する Activin も、良性腫瘍細胞の分化を誘導したと考えられる。一方で、粘膜下浸潤、EMT などの症状を呈する悪性腫瘍から樹立したオルガノイド、AKT、AKF、AKP、AKTP、AKTPF は、Activin

刺激による増殖抑制効果は見られない（図 1）。これらのオルガノイドは全て Kras G12D 変異を持つことから、Kras 活性化により、腫瘍細胞は TGFβ/Activin による増殖抑制に対する抵抗性を獲得すると考えられた。
Kras 変異を持つオルガノイドの中で、Trp53 R270H 変異（およびLOH による野生型 Trp53 の欠損）を導入したオルガノイドでは、Activin 刺激により劇的な形態変化が認められた（図 2）。すなわち、オルガノイドで構成する原発巣腫瘍から、腺管構造を失った腫瘍細胞で構成する突起が多発性に形成された）。さらに Activin 刺激を続けると、形成された突起は、原発巣から遊離して、クラスターとしてコラーゲンゲル中を遊走することから、突起形成がクラスター遊走の前段階であると考えられた。
以上の研究により、Kras/Trp53 変異を持つ大腸がん細胞では、Activin シグナル制御によりクラスター形成が抑制する可能性が考えられたため、大腸がん悪性化や転移の予防治療薬標的候補として、今後検証する。

図 1. 遺伝子型の異なるオルガノイドへのActivin 刺激による増殖効果。Kras 変異の無いオルガノイド（青点線）は増殖抑制を示す。

成果

図 2. p53 R270H/LOH 変異（M/LOH）を持つオルガノイドは、Activinにより突起形成する。

【学会報告】
参加者名、講演タイトル、学会名、開催場所、開催日時入力のこと＜国際学会・国際シンポジウム＞
1. Oshima H, Kok SY, Nakayama M, Ikeda Y, Matsunaga YT, Oshima M.
Genetically engineered tumor-derived organoid models to examine themetastasis mechanism of gastrointestinal cancer. 41st Sapporo
International Cancer Symposium, (KKR Hotel, Tokyo) Oct 12, 2023.
2. Oshima M. Gain-of-function mutant p53 for activin signaling-induced
epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). 10th International MDM2Workshop, (National Cancer Center, Tokyo) Oct 16, 2023.
3. Oshima M. Identification of genotype-linked nano-scale physicalproperties of intestinal tumor cells. 7th WPI-NanoLSI International
Symposium, (Berlin Harnack-Haus, Germany) Nov 2, 2023.
4. Oshima M. Organoid experiments to understand the metastasis
mechanism. 5th National Cancer Center (NCC)-GCSP InterAcademy Cancer Symposium, (National Cancer Center, Korea) Nov24, 2023.
＜国内学会・セミナー＞
1. 大島正伸．腸管腫瘍の悪性化における KrasG12D 変異の役割．京都大学 iCeMS シンポジウム，変異 KRAS 分子標的薬の開発と将来への展望．
（online symposium）2023 年 4 月 26 日．

2. Oshima M, Kok SY, Wang D, Nakayama M, Oshima H. Cancer

evolution by positive and negative selection. 第 20 回幹細胞シンポ
ジウム（淡路夢舞台、神戸）2023 年 5 月 20 日．

3. 大島正伸．消化器がん発生と悪性化進展を促進する炎症性微小環境，第 15 回 In vivo 実験医学シンポジウム（学士会館，東京）2023 年 11 月 16 日．

【論文発表】
著者、論文名、掲載誌名、号・年・ページ等、IF 入力のこと
1. Wang D, Nakayama M, Hong CP, Oshima H, Oshima M. Gain-offunction p53 mutation acts as a genetic switch for TGF-β signalinginduced epithelial-to-mesenchymal transition in intestinal tumors.
Cancer Res. 84: 56-68, 2024. (IF=11.2)
2.

Kok SY, Nakayama M, Morita A, Oshima H, Oshima M. Genetic andnongenetic mechanisms for colorectal cancer evolution. Cancer Sci.
114: 3478-3486, 2023. (IF=5.7)【新聞報道】なし