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Determination of the mesenchymal subcluster responsible for carcinogenesis of lung cancer and origin of CAF based on the results of single-cell analysis

Research Project

Project/Area Number 21K08159
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
Research InstitutionUniversity of Miyazaki

Principal Investigator

Yanagi Shigehisa  宮崎大学, 医学部, 講師 (60404422)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 坪内 拡伸  宮崎大学, 医学部, 助教 (60573988)
小田 康晴  宮崎大学, 医学部, 助教 (90843235)
重草 貴文  宮崎大学, 医学部, 医員 (90867730)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords発がん / シングルセル解析 / 癌微小環境 / 肺癌 / 2型肺胞上皮 / Pten / RhoA / 肺腺癌自然発癌モデル / 発癌 / シングルセルRNA解析 / 間葉細胞 / 肺間葉細胞 / 1細胞解析 / 間葉系細胞 / 癌関連線維芽細胞
Outline of Research at the Start

本研究では、癌微小環境の構築プロセス、発癌責任間葉サブクラスター、CAFの起源を明らかにし、癌治療全体の底上げに資する。未発症期の肺間葉細胞のsc-RNAseq解析結果をもとに、発癌責任間葉サブクラスターを決定する。空間的トランスクリプトミクス、臨床検体を用い、CAFの起源細胞を特定する。「AT2の細胞老化加速が誘導する発癌環境の構築とCAFの新生」という独創的な観点から、発癌・進展機構を解明し、高選択性の発癌イニシエーション・CAF標的治療戦略を創出する。

Outline of Final Research Achievements

The aim of the this study is to investigate the origins of the tumor microenvironment and tumorigenesis by using a novel model of spontaneous lung adenocarcinoma developed by principal investigator and single cell analysis. In the present study, we have established two mouse models of spontaneous tumorigenesis of lung adenocarcinoma. Lung mesenchymal cells from the unaffected stages of these mice were isolated and subjected to single-cell analysis. Single-cell analysis revealed that emergence of mesenchymal subcluster characterised by high expression of a group of mitochondrial electron-transfer system molecules and exhibiting an epithelial-mesenchymal transition (EMT)-like profile appeared in common in the two spontaneous lung adenocarcinoma models. The electron transport system is the main source of intracellular ROS, suggesting that this mesenchymal subcluster is essential for the initiation of carcinogenesis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

肺癌を含む癌の発生は、正常な成体幹細胞と遺伝子変異を生じた成体幹細胞との競合に依存する確率的プロセスにより生じる。すなわち、変異した成体幹細胞が癌化するには「周囲の手助け」が不可欠である。癌化の最重要イベントはこの「周囲の手助け」を作ること、「発癌微小環境の形成」であり、有望な癌治療標的となりえるが、いまだ十分に解明されていない。発癌責任サブクラスターと責任パラクラインシグナルが同定されることで、例えば喫煙者などのハイリスク群を対象とした全く新しいがん先制医療の確立が期待される。他臓器の癌、臓器リモデリングの新規治療開発をも加速度的に前進させる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] GHS-R1a deficiency mitigates lipopolysaccharide-induced lung injury in mice via the downregulation of macrophage activity2022

    • Author(s)
      Tanida Ryota、Tsubouchi Hironobu、Yanagi Shigehisa、Saito Yusuke、Toshinai Koji、Miyazaki Taiga、Takamura Toshinari、Nakazato Masamitsu
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 589 Pages: 260-266

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.12.044

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transition From Distinct Types of KRAS Mutation-Harboring Multifocal Lung Adenocarcinoma to Rhabdoid Tumor2021

    • Author(s)
      Setoguchi K, Yanagi S, Gi T, Tsubouchi H, Uto K, Shigekusa T, Matsumoto N, Sato Y, Nakazato M.
    • Journal Title

      Am J Case Rep.

      Volume: 22

    • DOI

      10.12659/ajcr.932452

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Identification of Mesenchymal Subpopulation Responsible for Lung Tumorigenesis by Using Single-Cell RNA-seq.2023

    • Author(s)
      柳重久
    • Organizer
      European Respiratory Society International Congress 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シングルセルRNA-seq解析に基づく肺胞前駆細胞-肺間葉細胞サブクラスター間クロストークを焦点としたCOPDの気腫化加速化因子の同定2023

    • Author(s)
      柳重久
    • Organizer
      第63回日本呼吸器学会学術講演会 特別報告5
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 2型肺胞上皮細胞内因子による肺間葉細胞の摂動で出現する発癌責任間葉サブクラスター.2023

    • Author(s)
      柳重久
    • Organizer
      日本肺サーファクタント・界面医学会第58回学術研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 2型肺胞上皮細胞内因子による肺間葉細胞の摂動で出現する発癌責任間葉サブクラスター2022

    • Author(s)
      柳重久、坪内拡伸、宮崎泰可
    • Organizer
      日本肺サーファクタント・界面医学会第58回学術研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 2型肺胞上皮でのPten欠損は細胞老化を加速し、ミトコンドリア恒常性とニッチ恒常性を破綻させ、加齢性の肺気腫を誘導する.2021

    • Author(s)
      堀口崇典、柳 重久、坪内拡伸、松尾彩子、重草貴文、松元信弘、中里雅光.
    • Organizer
      第61回日本呼吸器学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 加齢性呼吸器疾患における内因性幹細胞ニッチ機構2021

    • Author(s)
      柳 重久
    • Organizer
      公益財団法人アステラス病態代謝研究会 第51回研究報告会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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