腎癌幹細胞は腫瘍内不均一性を示すか？ー淡明細胞型腎癌の根源的治療法を求めてー

• Project/Area Number: 20K09582
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 近藤 慶一 横浜市立大学, 医学研究科, 客員准教授 (80363836)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: Renal cell carcinoma / Single cell / Microenvironment / Microemvironment / 腎細胞癌 / 癌幹細胞 / 腫瘍内不均一性 / 淡明細胞型腎癌 / 腫瘍内微小環境

Outline of Research at the Start

淡明細胞型腎癌は基本的に VHL 腫瘍抑制遺伝子の完全機能欠損を示し、それ以外の遺伝子変化パターンは高度に腫瘍内で不均一性を呈している。この不均一性は発癌過程で徐々に発生するとされ たが、それが癌幹細胞の段階で発生しているのか、分化に伴って生じているのかについての 研究報告はない。
今回の研究では臨床的に腫瘍内不均一性が疑われる腎癌手術検体を用いて3次元培養による癌幹細胞分離を試み、腎癌幹細胞レベルでの不均一性の有無を検証すると共に、腎癌幹細胞と分化後の癌細胞の分子生物学的な性質の違いを明らかにし、癌幹細胞をより効率的に収集しうる表面抗原の探索や、この性質に合わせた治療薬の開発を目指する

Outline of Annual Research Achievements

2022年にiScience上で軸屋らとともに報告したように、腎癌症例の手術検体からのSingle cell化そのものはすでに安定して用意できるようにはなった。この報告にある様にSingle cell処理した細胞から核酸を抽出する分には問題はないのだが、Single cell化後の培養課程が安定せず生存率を上げることができていない。昨年度の報告にあげたように酵素カクテルの見直しに加え、各種成長因子の添加や培養チェンバー内のガス組成、温度などを変えてみたのだが、Single cellにした細胞から腫瘍細胞塊を形成させられる確率が低く、さらに長期間の維持ができずに終わってしまう。
またSingle cell化できないままの腫瘍塊をCTOS法を用いて試したが、線維芽細胞や血管内皮細胞を培養した環境への移植に適した形での増殖は成功しなかった。
本来であれば腫瘍細胞だけではなく、その周囲正常組織から線維芽細胞や血管内皮細胞を分離培養し、さらに透明化技術と発光技術を組み合わせることで可視化された腫瘍周囲微小環境を構築する予定であった。腫瘍細胞塊をこの擬似的な周囲微小環境に移植して共培養を行い、腫瘍組織と周囲正常組織の境界面での細胞も挙動をリアルタイムで見ることが目的であったが、そこには未だ長い道のりが残っていると言わざるを得ない。
幸い当教室では年間100例を超える腎癌の摘出が行われており、利用可能な組織の供給には事欠かないため、もう少し安定化を図ることができないかを探索したい。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

近年の3D細胞プリンティングのような特殊な機器を使用することなく、Low costでの実験系開発を続けているが、成長因子などの高騰を受けて、十分な資材を入手することが難しくなっている。

Strategy for Future Research Activity

1. 線維芽細胞と血管内皮細胞については既存の樹立された細胞株を代用することで腫瘍周囲環境の構築を図る。
2.資金的に新たな技術を導入することは難しいため現状の技術のブラッシュアップを続けていく

Research Products

• [Journal Article] Single-cell transcriptomes underscore genetically distinct tumor characteristics and microenvironment for hereditary kidney cancers (2022)
  • Author(s): Jikuya R, Murakami K, Nishiyama A, Kato I, Furuya M, Nakabayashi J, Ramilowski JA, Hamanoue H, Maejima K, Fujita M, Mitome T, Ohtake S, Noguchi G, Kawaura S, Odaka H, Kawahara T, Komeya M, Shinoki R, Ueno D, Ito H, Ito Y, Muraoka K, Hayashi N, Kondo K, et.al.
  • Journal Title: iScience Volume: 25(6) Issue: 6 Pages: 104463-104463
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104463
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research