PRESS RELEASE 2023/6/29
世界初！ ショウジョウバエを⽤いて膵がん治療標的を発⾒〜膵がんの新規治療薬開発への貢献に期待〜
ポイント
・膵がん患者で観察される四つの遺伝⼦の変異を模倣したモデルショウジョウバエを作出。
・このハエを⽤いた遺伝学的スクリーニングにより膵がんの治療標的として MEK と AURKB を同定。
・この新規研究⼿法の活⽤による膵がんの発⽣素過程研究及び治療薬開発の⼀層の進展に期待。
概要
北海道⼤学遺伝⼦病制御研究所がん制御学分野の園下将⼤教授らの研究グループは、膵がん患者で観察される四つの遺伝⼦の変異を模倣した膵がんモデルショウジョウバエを作出し、これを⽤いた網羅的な遺伝学的スクリーニングを実施することで、膵がんの新規治療標的として MEK と AURKB*1 を同定することに成功しました。
膵がんは治療法の選択肢が極めて限られている代表的な難治がんの⼀つであり、新規治療標的の同定や治療薬開発が喫緊の福祉課題となっています。研究グループでは以前から治療薬開発を効率化するためにハエを哺乳類と相補的に活⽤し、甲状腺髄様がんに対する治療薬候補を開発してきました。
本研究では膵がん患者で観察される 4 遺伝⼦の変異（がん遺伝⼦ KRAS の活性化とがん抑制遺伝⼦群
TP53・CDKN2A・SMAD4 の不活性化*2）を再現した 4-hit ハエを世界で初めて作出し、このハエが過剰な細胞増殖や個体致死等の表現型を呈することを⾒出しました。
研究グループはこの 4-hit ハエを⽤いて全キナーゼの網羅的な遺伝学的スクリーニングを実施して、膵がんの新規治療標的として MEK と AURKB を同定し、MEK 阻害薬 trametinib と AURKB 阻害剤 BI-831266 の組み合わせが 4-hit ハエの⽣存率を改善することを発⾒しました。この組み合わせ療法はヒト膵がん細胞の⽪下移植モデルマウスにおいても、単剤投与と⽐較して腫瘍の成⻑を有意に抑制しました。これらの結果は、4-hit ハエを⽤いた遺伝学的スクリーニングが膵がん新規治療標的の同定に有⽤であることを⽰しており、今後ハエを⽤いたこの新規研究⼿法の活⽤により膵がんの発⽣素過程研究及び治療薬開発が⼀層進展することが期待されます。
なお、本研究成果は、⽇本時間 2023 年 6 ⽉ 28 ⽇（⽔）午後 11 時公開の⽶国癌学会の機関誌 Cancer
Research 誌にオンライン掲載される予定です。

全キナーゼモデル化

膵がん患者

膵がん遺伝⼦型モデルハエ

網羅的遺伝学スクリーニング

新規治療標的MEK & AURKB
モデルハエでの阻害剤試験
モデルマウスでの阻害剤試験

本研究の概要図。膵がん患者の遺伝⼦変異を模倣したモデルハエを作出し、全キナーゼの遺伝学的スクリーニングによって、MEK と AURKB を新規治療標的として同定した。また、MEK 阻害薬 trametinib と AURKB 阻害剤 BI831266 の同時投与による抗腫瘍効果を確認した。

新規治療薬候補
trametinib & BI-831266

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【背景】
膵がんは、治療法の選択肢が極めて限られている代表的な難治がんの⼀つです。今後も患者数の増加が予想されており、新規治療法の開発は喫緊の福祉課題となっています。膵がんでは四つの遺伝⼦の異常、すなわちがん遺伝⼦ KRAS の活性化及びがん抑制遺伝⼦群 TP53・CDKN2A・SMAD4 の不活性化が、単独あるいは組み合わせとして観察されます。特にこれら全ての変異を持つ患者の予後が最も悪いことが報告されていますが、この遺伝⼦型を再現した内在性に膵がんを発症するモデルマウ
スはこれまでに報告がなく、新規モデル動物の作出が切望されていました。
研究グループでは以前より、甲状腺髄様がんの遺伝⼦変異を導⼊したモデルハエを活⽤して遺伝学的スクリーニングや化合物スクリーニングを実施することで、甲状腺髄様がんの新規治療標的や治療薬候補となるキナーゼ阻害剤を同定してきたほか、その阻害剤の毒性を低減する⼿法も開発してきました（Nat Chem Biol 2018、PLoS Comput Biol 2019）。ハエは、ヒト疾患で異常が観察される遺伝⼦の７割以上を保有するなど哺乳類との遺伝的保存度が⾼く、機能的に対応する体内構造も有しています。加えて、遺伝学的解析のためのツールが充実しており、作出や飼育も迅速かつ安価であるなど、哺乳類実験系を補完する多数の利点を備えています。本研究では上記の 4 遺伝⼦変異を再現したモデルハエとして「4-hit ハエ」を世界で初めて作出し、このハエを⽤いた遺伝学的スクリーニングによって MEK と AURKB を治療標的として同定することに成功しました。
【研究⼿法】
本研究ではまず、膵がん患者で観察される KRAS の活性化と TP53・CDKN2A・SMAD4 の不活性化を、それぞれの遺伝⼦に対応するハエ遺伝⼦の活性化や機能低減を単独あるいは組み合わせて幼⾍の翅原基*3 で再現したハエを作出し、細胞の性質の変化を解析しました。次に、ハエに存在する全てのキナーゼ遺伝⼦について、変異をそれぞれ独⽴に 4-hit ハエに導⼊する網羅的な遺伝学的スクリーニングを実施し、各キナーゼの活性を低下させた際の 4-hit ハエの⽣存率を評価しました。
続いて、このスクリーニングで同定した治療標的キナーゼの阻害剤を 4-hit ハエやヒト膵がん細胞を⽪下に移植した膵がんモデルマウスに投与し、これらの阻害剤の腫瘍成⻑抑制効果や個体⽣存率改善効果を評価しました。さらに、北海道⼤学病院の膵がん⼿術検体にてリン酸化ヒストン H3 の免疫組織化学染⾊を実施することで AURKB の活性化状態を解析し、患者予後との相関を検討しました。
なお、本研究の動物実験及び臨床検体を⽤いた解析は、北海道⼤学の関連委員会の承認のもと、法令を遵守して⾏いました。
【研究成果】
まず、幼⾍の翅原基上⽪細胞において Ras 遺伝⼦のみ活性化させた 1-hit ハエを作出して表現型を解析したところ、細胞増殖が亢進して約半数の個体が死亡することが分かりました。⼀⽅、4-hit ハエも作出して解析した結果、翅原基上⽪細胞の増殖能と遊⾛能*4 が 1-hit ハエよりも著明に亢進し、ハエ個体が⽻化まで辿り着かずに全て死亡することが分かりました。これらの結果は、遺伝⼦変異が蓄積するほど患者予後が悪くなる臨床の報告と⽭盾しないもので、4-hit ハエが膵がん研究に有⽤な新規モデル動物であることが⽰唆されました。
次に研究グループは、4-hit ハエを⽤いて全キナーゼの網羅的な遺伝学的スクリーニングを実施し、MEK や AURKB の活性を低下させると、4-hit ハエの⽣存率が改善することを発⾒しました。この結果は、これらのキナーゼの活性を阻害する化合物が、膵がんの成⻑を抑制できる可能性を⽰しています。そこで研究グループはこれを検証すべく、MEK 阻害薬の trametinib と AURKB 阻害剤の BI831266 を 4-hit ハエに経⼝投与し、特にこれら 2 剤の組み合わせが相乗的に 4-hit ハエの⽣存率を回復させることを⾒出しました。この組み合わせは、ヒト膵がん細胞である MIA PaCa-2 を⽪下に移植したモデルマウスにおいても腫瘍の成⻑を著明に抑制しました。
さらに、北海道⼤学病院の膵がん患者の⼿術検体の解析により、AURKB の活性化の指標であるリン酸化ヒストン H3 の存在が観察される患者群では、観察されない患者群よりも予後が悪いことが分かりました。以上の結果は、膵がんの遺伝⼦異常を模倣したモデルハエを活⽤することで膵がんの新規治療標的を効率的に同定できることを⽰しています。
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【今後への期待】
本研究により、trametinib と BI-831266 の組み合わせ療法が膵がん患者の治療に有効である可能性が⽰され、臨床研究への展開を検討中です。また研究グループでは、MEK と AURKB の他にも新規治療標的の候補を複数同定しており、より有効な膵がん治療薬の開発を現在進めています。ハエを既存の実験系と相補的に活⽤することで、膵がんの発⽣素過程研究及び新規治療薬開発の今後の⼀層の進展が期待されます。
論⽂情報
論⽂名 Drosophila screening identifies dual inhibition of MEK and AURKB as an effective
therapy for pancreatic ductal adenocarcinoma （膵がん遺伝⼦型モデルハエを⽤いたスクリーニングによる、MEK と AURKB を標的とする膵がんの新規組み合わせ療法の同定）
著者名 関⾕ 翔 1,2、福⽥純⼰ 1,2、⼭村凌⼤ 1、⼤塩貴⼦ 1、佐藤悠介 1、⼩菅信哉 1,2、佐藤怜⾳ 1、畑中佳奈⼦ 3、畑中 豊 3,4、三橋智⼦ 5、中村 透 2、松野吉宏 5、平野 聡 2、園下将⼤ 1,6（1 北海道⼤学遺伝⼦病制御研究所がん制御学分野、2 北海道⼤学⼤学院医学研究院消化器外科学教室Ⅱ、3 北海道⼤学病院先端診断技術開発センター、4 北海道⼤学病院ゲノム・コンパ
ニオン診断研究部⾨、5 北海道⼤学病院病理診断科、6 北海道⼤学バイオサーフィス国際連携研究教育拠点）
雑誌名 Cancer Research（⽶国癌学会のがん研究専⾨誌）
ＤＯＩ 10.1158/0008-5472.CAN-22-3762
公表⽇ ⽇本時間 2023 年 6 ⽉ 28 ⽇（⽔）午後 11 時（⽶国東部夏時間 2023 年 6 ⽉ 28 ⽇（⽔）午前 10 時）（オンライン公開）
お問い合わせ先
北海道⼤学遺伝⼦病制御研究所がん制御学分野 教授 園下将⼤（そのしたまさひろ）
ＴＥＬ 011-706-8801 ＦＡＸ 011-706-8802 メール msonoshita@igm.hokudai.ac.jp
ＵＲＬ https://bmoncology.wixsite.com/mysite
配信元
北海道⼤学社会共創部広報課（〒060-0808 札幌市北区北 8 条⻄ 5 丁⽬）
ＴＥＬ 011-706-2610 ＦＡＸ 011-706-2092 メール jp-press@general.hokudai.ac.jp【⽤語解説】＊1 MEK と AURKB … いずれも、細胞内・細胞間で情報伝達を担うキナーゼ（リン酸化酵素）の⼀種。
MEK は、細胞の増殖や分化、細胞死などを制御する様々なシグナル伝達に関与する。
⼀⽅ AURKB は、細胞が分裂する際に主に核内で染⾊体の振る舞いを調節する。
＊2 がん遺伝⼦とがん抑制遺伝⼦ … 共にがんの発⽣や成⻑、転移などに関わる遺伝⼦。がん遺伝⼦は変異により活性化することで、⼀⽅がん抑制遺伝⼦は変異により不活性化することで、がんを発⽣・進⾏させる。
はねげんき＊3 翅原基 … ショウジョウバエの幼⾍に存在し、成⾍の⽻のもととなる⼀対の組織。上⽪細胞で構成される。膵がんは膵管上⽪に由来するが、ショウジョウバエには膵臓が存在しないため、モデル組織として同じ上⽪細胞である翅原基に着⽬し、遺伝⼦異常を再現している。
＊4 遊⾛能 … 細胞が移動する能⼒。がん細胞の浸潤や転移において重要な役割を果たす。

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