大腸癌肝転移における腫瘍微小環境での好中球の機能・動態解明

Research Project

Project/Area Number	21K07097
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 50010:Tumor biology-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	板谷喜朗京都大学, 医学研究科, 助教 (80814029)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	腫瘍微小環境 / 大腸癌肝転移 / 大腸癌 / 肝転移 / マウスモデル
Outline of Research at the Start	大腸癌は本邦の癌死亡の上位を占める癌である。原発大腸にとどまる癌であれば手術的切除で根治可能だが、転移をきたすと根治的治療が困難となる。腫瘍微小環境が癌の転移に深く関与するが、分子生物学的機序は不明な部分が多い。腫瘍微小環境では免疫細胞が複雑にネットワークを形成していることが知られており、本研究では、免疫細胞の最多の分画である好中球を中心に肝転移での腫瘍微小環境の分子生物学的機序の解明を試みる。
Outline of Annual Research Achievements	大腸癌は日本人のがん罹患数第一位(2019年)、がん死は第二位(2021年)の癌種で、罹患患者数は年間15万にのぼり、死亡数は年間5万2千人にのぼる(2021年全国がん登録)。大腸癌は原発にとどまるうちは治癒切除可能なことも多いが、ひとたび転移をきたすと致命的となるケースが多く、ステージ4大腸癌の5年生存率は17.3%と低い(国立がん研究センターがん情報サービス)。したがって、転移性大腸癌に対する治療戦略を構築することが重要であるが、その転移メカニズムは解明されていないことが多く、課題としては適切な動物モデルの欠如があげられる。大腸癌の転移でもっとも高頻度の臓器は肝臓である。我々は大腸癌の腫瘍微小環境に注目し、大腸癌肝転移の促進機序や薬剤耐性機序などを、マウスモデルや臨床サンプルを用いて検証してきた。我々が以前報告した大腸癌肝転移マウスモデル (Itatani_ProcNatulAcadSciUSA2020)では、villinプロモーターでCreを発現するマウスに、Kras(LSL-G12D)変異とPtenノックアウト(-/-)を合わせ持つマウス（villin-KPマウス）以外にも、今回同様のvillinプロモーターマウスを用いて、Kras変異とTrp53ノックアウト(-/-)を掛け合わせたマウス(villin-KTマウス)でも同様に大腸癌原発巣に加えて、肝転移巣を形成することが分かった。このvillin-KPマウス、villin-KTマウスを用いて、原発巣と肝転移巣において、生理的な肝転移の形成過程に迫ることを試みた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 一昨年度までの研究ではvillin-KPマウスを用いて腫瘍微小環境の免疫、血管新生、サイトカインにかかわる因子に関する網羅的解析で、G-CSF、GM-CSFの発現上昇を認めることが分かった。本発現解析は組織単位の発現解析であったため、昨年度はあらたに作成した大腸癌肝転移マウスモデルのvillin-KTマウスも併せて、大腸癌原発巣、肝転移巣から腫瘍細胞のみを単離培養するオルガノイド培養を試みることとした。一般的に腸上皮のオルガノイド培養はWNTシグナル刺激が必須である。ヒト大腸癌の9割以上がWNTシグナルのkey factorであるAPC遺伝子変異を背景に形成されることもそれを裏付ける。したがって、ヒト患者サンプルから採取した大腸癌primaryオルガノイドではWNTリガンドを加えて培養することが一般的である。しかし、本マウスモデルでは、villin-KPマウスもvillin-KTマウスも、腫瘍でのWNTシグナルが（原理上）不活性化状態であるにもかかわらず、原発の大腸腫瘍から樹立したprimaryオルガノイドも、肝転移巣から樹立したprimaryオルガノイドも、通常の培養液で培養・継代が可能であった。本結果は極めて興味深く、今後これらのオルガノイド培養を用いてどのようなシグナル改変が生じているか検証予定である。
Strategy for Future Research Activity	今までは大腸癌肝転移のマウスモデルは、一般的に脾臓や門脈などから癌細胞を大量に注入し、生着した癌細胞を観察してきた。その際に一度に大量の癌細胞が肝臓へ注入されるため、急性肝阻血性障害が生じ、その回復過程で生着した癌細胞を観察していた。しかし、この実験系が果たして人体で大腸癌が肝転移をきたすときの生理的な現象を反映しているのか疑問があった。本研究では自然発生大腸癌肝転移マウスモデルを用いることでこの疑問・課題を克服し、より生理的な大腸癌肝転移の観察が可能となると考えている。前述のごとく、WNTリガンドなく培養可能なvillin-KPオルガノイド、villin-KTオルガノイドで細胞内でどのような生理活性が生じているのか、その現象が大腸癌肝転移と関係があるのか、腫瘍微小環境の網羅的解析に加えて、癌細胞内でのシグナル解析が必要になると考えている。