Research projects

多発性骨髄腫は、近年の新規治療薬を用いても救命し得ない症例が多く存在する。その原因は、治療抵抗性の獲得、髄外病変形成、免疫能の破綻といった悪性形質に起因する。本研究では、悪性化の決定因子は何かについて、レナリドミド抵抗性細胞や脱分化を来した細胞株を樹立して上皮間葉系移行(EMT)やリプログラミング、薬剤耐性に関わるエクソソームの解析等の観点からその分子機構に切り込む。いわゆるハイリスク骨髄腫では、このような悪性化をきたしやすく、天然物や既存薬ライブラリーから克服薬の開発を推進する。これまでに候補化合物が複数分離されており、その分子薬理機構の解明とバイオマーカーの開発を進める。 多発性骨髄腫の予後不良の原因となる髄外病変形成と薬剤耐性の分子機構解明と克服薬開発をめざし、下記の研究を展開した。 我々は骨髄腫細胞におけるcadherin群の発現を見出しているが、その臨床的意義を明らかにするために、患者検体を用いて病理組織学的検討を行った。その結果、E-cadherin陰性症例は、有意に髄外病変を形成する頻度が高く、また一部の症例において髄外病変ではE-cadherin陰性細胞が選択的に増殖していることも見出した。 次に、同一患者の骨髄および髄外病変（胸水）より樹立した骨髄腫細胞ペア2種を用いて、髄外病変で高発現する遺伝子についてトランスクリプトーム解析を行った。その結果、髄外病変で発現が上昇し、かつデータベース解析で予後不良に関連する遺伝子として、RGS-1とSDC4遺伝子を見出した。RGS-1はGタンパク質シグナル伝達調節因子の一つであり、SDC4はヘパラン硫酸プロテオグリカンの一種であり、細胞内増殖シグナル伝達を増強することによって髄外病変形成に関わることが推測された。 一方、創薬研究では、天然物komaroviquinonの誘導体群から、腫瘍増殖抑制作用が強く、かつ正常の骨髄細胞には毒性が低い最適化化合物としてGTN057を見出した。我々は偶然、GTN057がHGFR/c-METのチロシンキナーゼ活性を抑制することを見出した。GTN057は、EGFやFGF受容体シグナル伝達には影響を及ぼさず、yXXXyy motif を有するキナーゼ群を選択的に阻害すると考えられた。さらに、GTN057腹腔内単回注射後のマウス体内の薬物動態を検索した。LC/MS/MS解析により代謝産物の検出を試み、そのうちGTN054は強い腫瘍増殖抑制効果を示すことも判明した。すなわち、GTN057は直接作用のみならずprodrugとしても抗腫瘍効果を発揮することが推測された。

In this project, we found overexpression of Oct4 gene in multiple myeloma (MM) cells and also established Oct4-overexpresed MM cell lines. In the overexpressed cells, expression of mesenchymal genes such as Snail was increased, and the EMT-like morphological change was observed. Expression of MRP1 transporter proteins was also increased, and Oct-4-overexpressed cells obtained the resistance to various anti-MM drugs. We have also developed a novel phthalimide, TC11, and its optimized form, PEG-TC11. PEG-TC11 revealed strong growth inhibitory effects to MM cells in mice xenograft model. Even though TC11 and PEG-TC11 have structural similarity to thalidomide, they did not associated with the thalidomide-binding protein, cereblon, but with α-tubulin and nucleophosmin-1. By binding to α-tubulin and nucleophosmin-1, PEG-TC11 induced G2/M arrest without involvement of p53 and caused apoptosis of high-risk MM cells with p53 deletion.

我々は、レナリドミド耐性骨髄腫細胞を樹立して細胞接着依存性薬剤耐性(CAM-DR)やエクソソームの薬剤耐性への関与を明らかにした。また、同一患者の骨髄および胸水由来ペア細胞を用いてリプログラミングや上皮間葉移行(EMT)様変化の髄外病変形成への関与を追跡している。本研究では、これらの現象の分子機構をさらに詳細かつ包括的に明らかにしてゆく。創薬研究として、新規天然物由来化合物のチロシンキナーゼ活性阻害による抗腫瘍・抗血管新生、免疫賦活作用の全貌を明らかにし、その薬物代謝も追及する。さらにdrug repositioningにより、オートファジーを標的とした新たな創薬研究を展開する。

In this sudy, we tried to identify immunomodulatory drugs for effectice combined immunotherapy against myeloma and other cancers, which are poorly responsive to immune-chkeckpoint inhibitors. We found that proteasome inhibitors could highly induce immunogenic cell death (ICD) in myeloma cells in vitro. Myeloma cells treated with these drugs could enhance maturation of dendritic cells and expansion of T cells. In addition, we isolated cytotoxic T cells against a novel tumor antigen expressed in various cancers, including myelama or pancreatic cancer. We successfully cloned T cell receptor genes and generated human T cell lines tranduced with these TCR genes. Combination thrapy of proteasome inhibiors and the antigen-specific TCR-transdeuced T cell transfusion would be expected in the future.

Despite of the use of newly developed drugs, multiple myeloma (MM) with high-risk cytogenetic changes revealed significantly poor prognosis. Most patients acquired drug resistance and developed extra-medullary diseases.We found that N-cadherin and other mesenchymal genes were highly expressed in t(4;14)-positive high-risk MM patients, and E-cadherin and other epithelial genes were expressed in MM patients with normal karyotype. Those cadherin-positive MM cells demonstrated tumorigenicity to SCID mice.We also developed a new immunomudulatory drug (IMiDs), TC11, which showed anti-tumor activity via cereblon-independent pathway unlike previously developed IMiDs.In addition, we tried structural modification of TC11 and succeeded in significantly increasing water-solublity of TC11.