| Project/Area Number |
20K09374
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56010:Neurosurgery-related
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
秀 拓一郎 北里大学, 医学部, 准教授 (40421820)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
隈部 俊宏 北里大学, 医学部, 教授 (10250747)
犬飼 円 北里大学, 医学部, 助教 (10525695)
柴原 一陽 北里大学, 医学部, 講師 (30791016)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 膠芽腫 / オリゴデンドロサイト / ニューロン / Border Niche / 脳幹 / ボーダーニッチ / 新規治療 |
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| Outline of Research at the Start |
膠芽腫の発生・拡大・再発の多くは白質内であり神経束の方向に一致する。最悪性のがんの一つである膠芽腫の新規治療法の開発のために、腫瘍周囲微小環境（ボーダーニッチ）での膠芽腫細胞と正常細胞との相互作用の解明が必須である。申請者は膠芽腫の周囲に集簇するオリゴデンドロサイト系譜細胞やマクロファージなどの正常細胞が膠芽腫細胞に幹細胞性や治療抵抗性を誘導することを報告した。
そこで本研究では、腫瘍細胞を標的とするのではなく、オリゴデンドロサイトやニューロンなど正常細胞との相互作用を標的とし、膠芽腫の再発を抑え、膠芽腫患者の予後とQOLを改善する新規治療法の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの膠芽腫研究からは、有効な治療薬の開発に至っていない。本研究の目的は腫瘍細胞だけを標的とするのではなく「正常細胞との相互作用の視点から、膠芽腫の再発を抑え、膠芽腫患者の予後とQOLを改善する新規治療法の開発」である。
増強領域が完全に摘出できた膠芽腫における検討で、自験例では87％で摘出腔周囲白質から再発を認めた。これは膠芽腫幹細胞や膠芽腫ニッチが摘出腔周囲白質に残存していることを示唆する。申請者の腫瘍-脳境界領域の微小環境に注目した研究から、オリゴデンドロサイト前駆細胞（OPC）とマクロファージ/マイクログリアが微小環境Border nicheを構築し、膠芽腫細胞に幹細胞様性質と治療抵抗性を誘導することを見出した[Hide et al., EBioMed 2018]。特にOPCが重要と考えglioma-associated oligodendrocyte (GAO)の機能に注目し研究を継続している。
本研究では、治療抵抗性と再発のメカニズムを明らかにし新規治療法の開発を目指すため、Border nicheにおける膠芽腫細胞と正常細胞との相互作用を詳細に検討する。
特にグルタミン酸受容体を介した膠芽腫細胞－OPC－ニューロンの相互作用の視点からから、これまでにはない新規膠芽腫治療法の開発を目指す。培養系実験だけでなく、マウス脳内移植モデルの使用し、さらに膠芽腫患者剖検脳組織を解析することで再発部だけでなく非再発部における膠芽腫細胞と正常細胞との相互作用を解析し比較検討する。現在剖検脳を用いた免疫組織学的検討を行っているが、過固定や死亡直前の浮腫や低酸素による組織変性の問題もあり免疫染色は必ずしも良好な結果は得られていない。現在抗体の選択や切り出しのタイミングなど工夫して研究を行っている。
MRI画像を用いた臨床経過からも膠芽腫の進展方向などを検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
膠芽腫の再発に注目すると、ほとんどが摘出腔周囲白質である。しかし、通常は摘出腫瘍組織を用いた研究が行われるため、再発の多い摘出腔周囲白質の詳細な検討は行われていなかった。これまで、我々は腫瘍境界部である摘出腔周囲白質の注目し、特に治療抵抗性や再発に関係する幹細胞性の誘導に注目して研究を行った結果、オリゴデンドロサイト系譜細胞やマイクログリア・マクロファージが集積することを見出し、集簇するオリゴデンドロサイトのことをglioma-associated oligodendrocyte(GAO)、また膠芽腫細胞の幹細胞性誘導維持に関与するこの微小環境のことをBorder nicheとして報告した。
一般的に手術による摘出組織では腫瘍本体部分の摘出が主体であり、境界部分を含んだ十分な組織の摘出は行われない。現在腫瘍境界部を含む摘出組織と、剖検脳を用いた免疫組織染色を用いた検討を行っている。Olig2は膠芽腫患者剖検脳の解析においても、免疫染色は比較的安定し核が強く染色される。ニューロンのマーカーであるMAP2は剖検脳の固定状態により染色状況は異なっていた。膠芽腫患者剖検脳において、腫瘍境界領域ではOlig2陽性細胞の集簇が確認できた。MAP2によるニューロンの染色では脳浮腫や低酸素などによりニューロンが死滅しているためか腫瘍境界領域での染色は悪く、ニューロンの軸索の観察は十分にはできなかった。腫瘍本体部分から少し離れた膠芽腫浸潤部分ではMAP２陽性のニューロン軸索に接して腫瘍細胞が存在する所見も得られ、ニューロンやオリゴデンドロサイトは膠芽腫細胞の生存や移動に関与していると考えられた。
膠芽腫の拡大進展について実臨床においても検討し、側頭葉後内側発生の膠芽腫はparieto-occipital fissure を境界として神経性線維に沿って進展することを報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
膠芽腫患者剖検脳を用いた研究では、多くの場合浮腫や低酸素により腫瘍周囲脳組織細胞は死滅していることが多く、さらに、過固定になっている場合もあるので、免疫組織染色がうまくいかない場合がある。選択する抗体に対しても、Olig2やSox2などの転写因子は核に染まり剖検脳を用いた場合でも比較的確認できるが、グルタミン酸受容体（AMPAR, NMDAR）などはうまく染色できないことが多かった。
膠芽腫患者剖検脳を使用した組織免疫染色を行うために、免疫染色の条件検討だけでは改善できない部分も認めた。そこで、現在では病理医と相談し過固定の防止のために早めの切り出しを行いまた、切り出しに立ち合って関心領域の脳の切り出しを行っている。
また、使用する抗体に関しても、細胞膜のレセプター蛋白やMAP2など微小管結合蛋白などは安定した染色が得られなかったた。ニューロンやオリゴデンドロサイトと膠芽腫細胞の相互作用を検討するために、膠芽腫細胞は抗TERT抗体、EGFR増幅などを用いた免疫組織染色で検討している。今後も症例を追加し検討する。
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