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HER2 G776S mutation promotes oncogenic potential in colorectal cancer cells when accompanied by loss of APC function

Mitani, Yosuke 京都大学 DOI:10.14989/doctor.k24196

2022.09.26

概要

次世代シークエンサーの発達で癌ゲノム情報に基づく標的治療が可能になっている。HER2（ヒト上皮細胞増殖因子受容体2）は治療標的分子の一つで、遺伝子増幅や強発現を伴う胃癌、乳癌はそれぞれ約20％、25％あり抗HER2治療が標準治療となっている。一方、HER2遺伝子変異は希であり、大部分は病的意義が不明である。京都大学医学部附属病院のがんゲノム検査において、大腸癌患者組織からHER2pGly776Ser（G776S）変異とAPCナンセンス変異が検出されたが、G776変異の病的意義は明らかでなくこの症例に対しHER2標的治療が妥当かどうかは不明であった。本研究では、大腸癌におけるHER2G776S変異の機能的役割について、特に共存するAPC変異との関りに注目し検討した。さらにHER2標的治療の有用性を検討した。

変異HER2(G776S)の機能を調べるため、野生型HER2と変異型HER2（G776S）を発現するプラスミドベクターを作成した。これらをHeLa細胞に導入し、発現した野生型またはG776S変異蛋白を免疫沈降により抽出し、キナーゼ活性を調べた。G776S変異蛋白は野生型蛋白よりキナーゼ活性は高かったが、既知のHER2病的変異の蛋白(G776VC)と比較するとその上昇は軽微であった。

次にこれらプラスミドを様々な細胞株に導入しHER2経路の下流シグナルの変化や形質変化を調べた。大腸癌細胞CACO-2やCOLO-320細胞はG776Sの導入でHER2下流シグナルERK,AKTのリン酸化が亢進し、さらにコロニー形成能試験で足場非依存的増殖能が亢進した。一方HeLa細胞やFHC細胞ではそれらの変化は見られなかった。これら細胞の背景遺伝子変異を調べると前者の細胞はAPC変異を持つのに対し、後者の細胞はAPC野生型であった。

APC変異とHER2変異の関係性を調べるため、CRISPR-Cas9技術を用いHeLa細胞のAPC遺伝子を欠損させたAPCノックアウト（KO）細胞を樹立した。APC-KO細胞にG776Sを導入するとERK,AKTのリン酸化が亢進し、また足場非依存的増殖能が増加した。さらにAPC遺伝子変異をもつCOLO-320細胞はG776Sの導入で下流シグナル蛋白のリン酸化が亢進したが、G776Sの導入と共に野生型APCを強制発現するとこの下流シグナル蛋白のリン酸化は抑制された。

次にHER2G776S変異に対するHER2標的治療の有効性を調べるため、HER2（野生型またはG776S）を導入したCOLO-320細胞にHER2チロシンキナーゼ阻害薬であるアファチニブを投与し、薬剤感受性を検討した。G776S導入細胞はアファチニブ投与により細胞増殖能及び足場非依存的増殖能が有意に抑制された。さらにinvivoで治療効果を評価するとG776S導入COLO-320細胞由来のXenograft腫瘍はアファチニブ投与により有意に腫瘍増殖能が抑制された。

以上の研究により、HER2G776S変異はAPC変異の共存下でHER2下流シグナルの活性化や足場非依存的増殖能を獲得し、悪性能を促進することが示唆された。さらにHER2標的治療が有効であることが示された。

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