早期膵癌オルガノイドの樹立による腫瘍進展機構の解明

• Project/Area Number: 21K07913
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Hyogo Medical University
• Principal Investigator: 塩見 英之 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (40595485)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 増田 充弘 神戸大学, 医学研究科, 講師 (60512530) ; 児玉 裕三 神戸大学, 医学研究科, 教授 (80378687) ; 小林 隆 神戸大学, 医学研究科, 特命助教 (90709669)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: オルガノイド / 膵癌 / 早期膵癌 / PanIN / ゼノグラフト / EUS-FNA / 膵管擦過細胞診

Outline of Research at the Start

膵癌は極めて予後不良であるが、早期に発見し切除する事により、一定の予後が見込める事が明らかとなってきた。そのため、膵癌の進行癌への進展機構の解明が強く望まれている。しかし、早期膵癌検体の入手、あるいは解析の難しさから、多くの膵癌研究が進行膵癌検体を用いられている事は大きな課題である。そこで本研究では、患者由来の早期膵癌オルガノイドを世界に先駆けて樹立する事により、① 早期膵癌オルガノイドを用いた早期膵癌から進行膵癌への腫瘍進展機構の解明、② マウスゼノグラフトモデルを用いた早期膵癌オルガノイドによる腫瘍進展機構の解明、③ 膵癌早期発見のためのバイオマーカー探索を行う。

Outline of Annual Research Achievements

膵癌は極めて予後不良な癌であるが、早期に発見し切除する事により一定の予後が見込める事が明らかとなってきた。しかし実際の臨床現場において膵癌を早期に発見することは困難である。膵癌の発生と進展機構の解明は早期発見へ寄与することが期待されるが、正常から軽度異型病変、上皮内癌、進行癌までの各段階を模倣するようなヒトモデルは存在しない。我々は早期膵がんモデルとしてオルガノイド培養技術に着目した。オルガノイドは患者由来の細胞から元の組織をよく模倣した３次元細胞である。現在、使用可能な膵癌患者由来オルガノイドの大部分は主に膵癌手術検体から樹立されたものであった。一部、内視鏡検査の１つである超音波内視鏡下穿刺吸引法 （EUS-FNA）検体から樹立された膵癌オルガノイド細胞株も存在するが、いずれの膵癌オルガノイド株もいわゆる進行癌から作成されており膵癌の前癌段階を模倣しているモデルとは考えにくい。膵癌は膵管の上皮の異型である膵上皮内腫瘍性病変（PanIN）から段階的に膵癌化する過程をとると考えられており、特に本研究では膵管の内腔側から細胞を採取できる膵管擦過細胞診から得られる検体からのオルガノイド樹立に着目して細胞採取を実施した。これまでに30検体の患者試料を用いてオルガノイドの樹立を試みた。その内訳はEUS-FNA検体15例、膵管擦過/膵液細胞診検体15例である。そのうち EUS-FNA検体からの5例、擦過細胞診検体からの10例においてオルガノイドの樹立に成功している。今まで保存・蓄積している膵癌患者由来オルガノイドも含めて今後DNAシーケンシングを実施し、トランスクリプトーム、プロテオーム解析を通じて早期膵癌オルガノイドを用いた早期膵癌から進行膵癌への腫瘍進展機構の解明を目指す。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和4年度は複数の患者由来膵癌オルガノイド樹立に成功した。主に内視鏡検査検体の一部をオルガノイド培養に使用し、進行膵癌・早期膵癌由来のオルガノイドの樹立・長期培養に成功した。特に、術前に早期膵がんが疑われて細胞を採取した膵がんからオルガノイドの樹立に成功した。同患者はその後の外科的術手術によって病理学的にも早期膵がんであることが確認された。この早期膵がんオルガノイドはWhole genome sequenceにおいてもKRAS機能獲得型変異とCDKN2Aのdelitionを有していたが、TP53変異やSMAD4といったがん抑制遺伝子の変異は有していなかった。病理学的・遺伝学的にも早期膵がんオルガノイドである可能性が考えられた。

Strategy for Future Research Activity

膵癌の早期病変検体の希少性がこれまで膵癌の病態解明の大きな制約であったが、今回我々が樹立に成功した早期膵がんオルガノイドは早期膵がんの病態解明のブレイクスルーになりうる。他に樹立に成功している進行膵癌由来のオルガノイドとの、ゲノム・トランスクリプトーム解析による比較を現在行っている。早期膵がんの生物学的な特徴を明らかにすることにより、その病態解明および特異的バイオマーカーの探索を目指す。