次世代型培養技術を駆使したびまん性星細胞腫モデル細胞の樹立
| Project/Area Number |
16K15641
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Field |
Neurosurgery
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| Research Institution | Kumamoto University (2017)
The University of Tokyo (2016) |
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Principal Investigator |
武笠 晃丈 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (90463869)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 神経膠腫 / 星細胞腫 / IDH遺伝子 / 細胞モデル / 星細胞種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来型の培養方法で樹立困難なIDH遺伝子変異を有する神経膠腫の細胞モデルを作成すべく研究に着手した。
前年度は、オルガノイド培養の検討を行い、通常の液体三次元培養可能な神経膠芽腫の腫瘍幹細胞株を、様々な 成長因子の組み合わせ下にてマトリゲル内で培養したが、この方法では増殖せず、むしろ従来の液体培地での浮遊培養の方の増殖が良かったため、グリア細胞には不向きである可能性が示唆された。さらに、正常アストロサイトに、IDH変異型の神経膠腫が一般に有する遺伝子異常を導入していくこととし、変異IDH1(R132H)遺伝子やhTERT、SV40の導入により、100継代以上経ても増殖を維持できる細胞を樹立し得たが、通常の低悪性度星細胞腫が有するようなATRX遺伝子の不活化した細胞は、途中でcrisis となり、その作成は困難であった。
H29年度は、さらに別なアプローチも考えつつ、モデル細胞の作成を継続した。その一つには、腫瘍手術切除検体からの初代培養によるIDH遺伝子変異陽性細胞の樹立であり、種々の悪性化過程にあるIDH変異のアストロサイトーマの腫瘍検体の培養を試みた。一定期間の培養は可能であるが、継代を続けると細胞増殖が困難となり樹立にいたらなかった。このため、初代培養細胞を一度iPS細胞化し、その後にこれを増殖させ、モデル細胞として用いることを計画する。そしてその前段階として、正常アストロサイトをiPS化する条件を確立することとし、エピソーマルベクターを用いて、iPS細胞誘導を行った。これによって、未分化なiPS様コロニーが取得できることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は、過去に様々なグループが取り組むも樹立困難であったIDH遺伝子変異を有する神経膠腫細胞のモデル作成という困難な課題への挑戦である。モデル細胞の樹立は、我々にとっても容易でないが、もし樹立ができれば、特に低悪性度神経膠腫とその悪性転化における病態解明に非常に有用と考えられる。
オルガノイド培養系でのグリア系腫瘍の培養は、樹立困難であること示唆されたが、他のがん腫で試されている、種々の培養技術を引き続き検討する必要があると考えられた。代替として、hTERT導入を使用した方法で人のアストロサイトを不死化し、さらに変異型IDH遺伝子変異を導入したところ、IDH遺伝子変異陽性の神経膠腫細胞株を作成し得た。これに関しては、液体クロマトグラフィーを用いてIDH1 R132H変異に伴う代謝産物2-hydroxyglutarateの蓄積の検証や、マウス生体内での腫瘍形成能など、低悪性度神経膠腫モデル細胞としての性質について、引き続き検証を行っている。
IDH変異陽性神経膠腫切除検体からの、初代培養細胞の長期間の細胞継代が現在のところ困難であるため、これまでに確認したアストロサイトのiPS化技術を用いて、iPS細胞化を介した神経膠腫臨床検体からの腫瘍細胞株の樹立を目指して、技術改良を継続中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述したような、正常アストロサイトに遺伝子異常導入を行って作成したヒト低悪性度神経膠腫類似株の機能解析として、in vitro 及び in vivo での腫瘍形成能の評価を行うとともに、IDH R132H遺伝子変異に伴って生じるとされているゲノムワイドのDNAメチル化（Glioma CpG island methylator phenotype）や、ヒストン修飾などといったエピゲノム異常の、IDH遺伝子導入後の経時的変化を解析することで、IDH遺伝子変異によりもたらされる腫瘍化機構の病態と機序解明を行う。
同時に、さらに複数の方法による細胞株樹立を目指していく。一つの方法として、前述のように、IDH遺伝子変異陽性の神経膠腫症例の臨床検体から初代培養を行うが、直接の樹立でなく、上述のような iPS細胞化を介した腫瘍細胞モデル作成を目指すこととし、まずは、前段階の腫瘍細胞iPS株の樹立を目指す。これを得た後、分化誘導を行うことで、実験にもちいる低悪性度神経膠腫株を得る。また、この代替法として、手術検体を切り刻んで腫瘍細胞を採取した後に、直接ヌードマウスなどの免疫不全マウスへxenograftを作成することで、IDH変異陽性の神経膠腫株の樹立を目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Differences in genetic and epigenetic alterations between von Hippel?Lindau disease?related and sporadic hemangioblastomas of the central nervous system2017
Author(s)
Takayanagi S, Mukasa A, Tanaka S, Nomura M, Omata M, Yanagisawa S, Yamamoto S, Ichimura K, Nakatomi H, Ueki K, Aburatani H, Saito N
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Journal Title
Neuro-Oncology
Volume: 印刷中
Pages: 1228-1236
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Distinct molecular profile of diffuse cerebellar gliomas2017
Author(s)
Nomura M, Mukasa A, Nagae G, Yamamoto S, Tatsuno K, Ueda H, Fukuda S, Umeda T, Suzuki T, Otani R, Kobayashi K, Maruyama T, Tanaka S, Takayanagi S, Nejo T, Takahashi S, Ichimura K, Nakamura T, Muragaki Y, Narita Y, Nagane M, Ueki K, Nishikawa R, Shibahara J, Aburatani H, Saito N
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Journal Title
Acta Neuropathol.
Volume: 134
Pages: 941-956
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Saito N. Genetic and epigenetic stability of oligodendrogliomas at recurrence.2017
Author(s)
Aihara K, Mukasa A, Nagae G, Nomura M, Yamamoto S, Ueda H, Tatsuno K, Shibahara J, Takahashi M, Momose T, Tanaka S, Takayanagi S, Yanagisawa S, Nejo T, Takahashi S, Omata M, Otani R, Saito K, Narita Y, Nagane M, Nishikawa R, Ueki K, Aburatani H, Saito N
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Journal Title
Acta Neuropathologica Communications
Volume: 5
Pages: 1-11
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A combination of TERT promoter mutation and MGMT methylation status predicts clinically relevant subgroups of newly diagnosed glioblastomas2016
Author(s)
Arita H, Yamasaki K, Matsushita Y, Nakamura T, Shimokawa A, Takami H, Tanaka S, Mukasa A, Shirahata M, Shimizu S, Suzuki K, Saito K, Kobayashi K, Higuchi F, Uzuka T, Otani R, Tamura K, Sumita K, Ohno M, Miyakita Y, Kagawa N, Hashimoto N, Hatae R, Yoshimoto K, Shinojima N, Nakamura H, Kanemura Y, Okita Y, et al.
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Journal Title
Acta Neuropathol Commun
Volume: 4
Pages: 1-14
DOI
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[Journal Article] Diagnostic value of glutamate with 2-hydroxyglutarate in magnetic resonance spectroscopy for IDH1 mutant glioma.2016
Author(s)
Nagashima H, Tanaka K, Sasayama T, Irino Y, Sato N, Takeuchi Y, Kyotani K, Mukasa A, Mizukawa K, Sakata J, Yamamoto Y, Hosoda K, Itoh T, Sasaki R, Kohmura E.
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Journal Title
Neuro Oncol.
Volume: 18(11)
Pages: 1559-1568
DOI
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[Presentation] Genetic and epigenetic stability of oligodendrogliomas at recurrence2017
Author(s)
Akitake Mukasa, Koki Aihara, Masashi Nomura, Shota Tanaka, Junji Shibahara, Yoshitaka Narita, Motoo Nagane, Ryo Nishikawa, Keisuke Ueki, Hiroyuki Aburatani, Nobuhito Saito
Organizer
The 14th Meeting of the Asian Society for Neuro-Oncology
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Author(s)
Akitake Mukasa, Masashi Nomura, Kuniaki Saito, Koki Aihara, Genta Nagae, Takahide Nejo, Shota Tanaka, Shunsaku Takayanagi, Satoshi Takahashi, Mayu Omata, Taishi Nakamura, Yoshitaka Narita, Yoshihiro Muragaki, Motoo Nagane, Keisuke Ueki, Ryo Nishikawa, Hiroyuki Aburatani, Nobuhito Saito
Organizer
22nd Annual Meeting of the Society of Neuro-Oncology
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Organizer
第76回日本脳神経外科学会
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Author(s)
Akitake Mukasa, Koki Aihara, Genta Nagae, Junji Shibahara, Shota Tanaka, Shunsaku Takayanagi, Masashi Nomura, Motoo Nagane, Yoshitaka Narita, Keisuke Ueki, Ryo Nishikawa, Hiroyuki Aburatani, Nobuhito Saito
Organizer
21th Annual Meeting of the Society of Neuro-Oncology
Place of Presentation
Farimont Scottsdate Princess Hotel (Scottsdale, Arizona, USA)
Year and Date
2016-11-19
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