scRNA-seq解析による胃癌NAC後微小環境中B細胞subsetの変動解析

• Project/Area Number: 21K07244
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 永井 英司 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (30264021)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 進藤 幸治 九州大学, 大学病院, 講師 (00788432) ; 藤田 逸人 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (40611281)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); 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: 胃癌 / 化学療法 / B細胞 / 食道癌 / scRNA-seq / 腫瘍微小環境 / 術前化学療法 (NAC) / 免疫微小環境

Outline of Research at the Start

胃癌に対する術前化学療法 (NAC) は限られた症例に対して有効性が示されているものの、治療抵抗性を示す症例も存在する。本研究ではDrop-Seq技術を基盤としたsingle cell RNA-sequence (scRNA-seq) を用いてNAC施行群とNAC非施行群の胃癌切除症例を比較する。NAC施行の有無に注目し免疫微小環境中のB細胞subsetの変動を明らかにすることで、これまで見出せなかった発癌・治療抵抗性に関わる新規のB細胞subsetや微小環境中の細胞相互作用を同定する。さらにその機序に基づく新たな治療法の開発を目標とする。

Outline of Annual Research Achievements

胃癌は癌死因の世界第3位であり、罹患率・死亡数は依然として高い。近年、免疫チェックポイント阻害薬は癌治療に革命をもたらしたが、依然として胃癌の治療抵抗性の克服は重要な課題である。近年、1細胞毎の網羅的遺伝子発現解析を行うシングルセルRNAシーケシング(scRNA-seq)による腫瘍免疫微小環境の解明が進んでおり、胃癌においても癌細胞や免疫細胞に多様性や不均一性があることが報告された。本研究は腫瘍浸潤B細胞が抗腫瘍免疫において重要な役割を果たしている可能性があるという知見から、術前化学療法(NAC)を施行した胃癌TMEに存在するB細胞のheterogenietyとその変動に着目した。当科で胃切除術を施行した胃癌症例から採取した腫瘍部と非癌部を対象とし、Ｂ細胞のsubsetや機能関連遺伝子をscRNA-seqを用いて評価した。その結果、B細胞には未熟性B細胞、活性化B細胞、メモリーB細胞といったheterogeneityを明らかにし、胃癌部では抗体依存性細胞障害性作用に関わる形質細胞のIgG関連遺伝子発現が非癌部と比較して有意に高値であった。次に胃癌と同様の上部消化管癌である食道癌浸潤B細胞について評価したところ、化学療法後に共刺激やCD40シグナルが亢進していた。また、腫瘍浸潤抗体産生細胞の割合は、遊走能の低下とともに増加し、抗体産生細胞の抗体産生関連遺伝子の発現は化学療法後に上昇していた。近年、B細胞は腫瘍局所で3次リンパ濾胞を形成し、CD8陽性T細胞の機能活性を促進することが報告されており、CD8陽性T細胞の発現についても評価した。化学療法を施行した胃癌症例ではCD8陽性T細胞のCTLA4の発現が未治療症例やNivolumab治療症例よりも高かったが、LAG3はNivolumab症例で発現が低かった。このことから、治療により標的となり得る免疫チェックポイント分子が異なる可能性が示唆された。今後、NACにより変動するB細胞の機能とCD8陽性T細胞との相互作用について検討する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Tumor-infiltrating monocytic myeloid-derived suppressor cells contribute to the development of an immunosuppressive tumor microenvironment in gastric cancer (2024)
  • Author(s): Tsutsumi Chikanori、Ohuchida Kenoki、Katayama Naoki、Yamada Yutaka、Nakamura Shoichi、Okuda Sho、Otsubo Yoshiki、Iwamoto Chika、Torata Nobuhiro、Horioka Kohei、Shindo Koji、Mizuuchi Yusuke、Ikenaga Naoki、Nakata Kohei、Nagai Eishi、Morisaki Takashi、Oda Yoshinao、Nakamura Masafumi
  • Journal Title: Gastric Cancer Volume: 27 Issue: 2 Pages: 248-262
  • DOI: 10.1007/s10120-023-01456-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tertiary lymphoid structures correlate with enhancement of antitumor immunity in esophageal squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): Nakamura Shoichi、Ohuchida Kenoki、Hayashi Masataka、Katayama Naoki、Tsutsumi Chikanori、Yamada Yutaka、Hisano Kyoko、Okuda Sho、Ohtsubo Yoshiki、Iwamoto Chika、Torata Nobuhiro、Mizuuchi Yusuke、Shindo Koji、Nakata Kohei、Moriyama Taiki、Morisaki Takashi、Oda Yoshinao、Nakamura Masafumi
  • Journal Title: British Journal of Cancer Volume: 129 Issue: 8 Pages: 1314-1326
  • DOI: 10.1038/s41416-023-02396-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single‐cell transcriptome analysis reveals functional changes in tumour‐infiltrating B lymphocytes after chemotherapy in oesophageal squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): Nakamura S, Ohuchida K, Ohtsubo Y, Yamada Y, Tsutsumi C, Okuda S, Hisano K, Mochida Y, Shinkawa T, Iwamoto C, Torata N, Mizuuchi Y, Shindo K, Nakata K, Moriyama T, Torisu T, Nagai E, Morisaki T, Kitazono T, Oda Y, Nakamura M
  • Journal Title: Clinical and Translational Medicine Volume: 13 Issue: 1
  • DOI: 10.1002/ctm2.1181
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] single cell RNA sequenceを用いた食道癌浸潤Bリンパ球における化学療法後の機能変動の詳細な解明 (2023)
  • Author(s): 中村祥一、大内田研宙、堤親範、久野恭子、奥田翔、大坪慶志輝、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、中村雅史
  • Organizer: 第31回日本消化器関連学会週間（JDDW 2023）
• [Presentation] 胃癌免疫抑制性微小環境における腫瘍浸潤多形核系骨髄由来抑制細胞の重要性 (2023)
  • Author(s): 堤親範、大内田研宙、片山直樹、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31回日本消化器関連学会週間（JDDW 2023）
• [Presentation] 三次リンパ組織様構造の有無に着目したCD8陽性Tリンパ球の機能に関するscRNA-seq解析 (2023)
  • Author(s): 中村祥一、大内田研宙、片山直樹、堤親範、久野恭子、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、中村雅史
  • Organizer: 第44回癌免疫外科研究会
• [Presentation] scRNA-seqを用いたHER2陽性胃癌におけるCD8陽性T細胞の細胞障害性分子の解明 (2023)
  • Author(s): 堤親範、大内田研宙、片山直樹、大坪慶志輝、中村祥一、奥田翔、久野恭子、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95回日本胃癌学会総会
• [Presentation] シングルセル解析を用いた食道癌における制御性B細胞の検討 (2023)
  • Author(s): 中村祥一、大内田研宙、堤親範、久野恭子、奥田翔、大坪慶志輝、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、中村雅史
  • Organizer: 第123回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] scRNA-seqを用いた術前化学療法に伴う食道癌内B細胞の不均一性の変動の解析 (2022)
  • Author(s): 中村祥一、大内田研宙、奥田翔、大坪慶志輝、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、中村雅史
  • Organizer: 第122回日本外科学会定期学術集会
• [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