Elucidation of the mechanism of cancer immune environment modification by chemotherapy using scRNA-seq

• Project/Area Number: 20K22957
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0905:Surgery of the organs maintaining homeostasis and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: ANDO Yohei 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (40746864)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: scRNA-seq / 消化器癌 / 化学療法 / 免疫微小環境 / 胃癌 / scRNAseq / 癌免疫 / 腫瘍微小環境

Outline of Research at the Start

ヒト胃癌検体に対しscRNAseqを用いることで、従来は認識不可能であった、細胞個々、もしくはそれに近いレベルでの腫瘍微小環境の違いを認識することで、新たな治療標的や化学療法関連の予後規定因子の発見などを目指す。さらに、PDXモデルを用いることにより、実際のヒトに近い実験系において治療実験を行い、化学療法による腫瘍免疫の変化の解明や新規標的治療の探索とその有効性の実証を行う。

Outline of Final Research Achievements

We collected tumors from gastric cancer patients who had undergone gastrectomy and then used scRNA-seq to evaluate function-related gene expression of immune cells changed by preoperative chemotherapy (NAC). CD8-positive T cells in the NAC group showed significantly higher expression of cytotoxicity-related genes and substantially higher expression of exhaustion-related genes. The expression of immunosuppression-related genes was also significantly higher in gastric cancer cells and regulatory T cells in the NAC group.
Furthermore, we evaluated the tumor immune microenvironment altered by NAC in esophageal cancer and showed that NAC enhanced anti-tumor immune responses.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

胃癌に対する化学療法は免疫原性を高めると同時に、腫瘍は免疫回避機構として免疫抑制環境を形成していることが示唆され、これが治療耐性化の機序の一つである可能性が示唆された。本研究で明らかにしたNACによる腫瘍免疫微小環境の解明は、化学療法反応性のバイオマーカーや治療標的を検討する一助になると考えられた。

Research Products

• [Presentation] Single cell RNA sequenceを用いたpor2胃癌におけるcancer associated fibroblastのheterogeneityの解明 (2022)
  • Author(s): 堤 親範, 大内田 研宙, 中村 祥一, 奥田 翔, 久野 恭子, 大坪 慶志輝, 寅田 信博, 進藤 幸治, 森山 大樹, 水内 祐介, 仲田 興平, 中村 雅史
  • Organizer: 第94回日本胃癌学会総会
• [Presentation] Functions of CD8-positive T cells in gastric non-solid type poorly differentiated adenocarcinoma (2022)
  • Author(s): Chikanori Tsutsumi, Kenoki Ohuchida, Shoichi Nakamura, Sho Okuda, Kyoko Hisano, Yoshiki Otsubo, Koji Shindo, Taiki Moriyama, Yusuke Mizuuchi, Kohei Nakata, Masafumi Nakamura
  • Organizer: INTERNATIONAL GASTRIC CANCER CONGRESS 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Single-cell RNA-sequenceを用いた食道扁平上皮癌の免疫環境についての解析 (2021)
  • Author(s): 奥田翔、大内田研宙、大坪慶志輝、中村祥一、久野恭子、持田郁己、新川智彦、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、森山大樹、仲田興平、中村雅史
  • Organizer: 第29回日本消化器関連学会週間（JDDW 2021）
• [Presentation] scRNAseqを用いた胃癌微小環境中のAPCのheterogeneityの検討 (2021)
  • Author(s): 大坪慶志輝、大内田研宙、奥田翔、中村祥一、久野恭子、進藤幸治、森山大樹、永井俊太郎、久保真、中村雅史
  • Organizer: 第57回九州外科学会