Single cell imaging and prediction of emergence of Drug Tolerant Persister cells.

Research Project

Project/Area Number	22K06602
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
Research Institution	Tokyo Women's Medical University
Principal Investigator	田邊賢司東京女子医科大学, 医学部, 准教授 (80423341)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	一細胞解析 / イメージング解析 / 薬剤耐性細胞 / 画像解析 / 多重染色
Outline of Research at the Start	これまでに多くの抗がん剤が開発され、臨床の場で高い成果をあげてきた。一方、薬剤耐性細胞の発現ががんの完全寛解に向けた大きな障壁となっている。耐性細胞がどのような細胞から発現するかは明らかになっておらず、仮にその予測が可能となれば耐性獲得の詳細な分子機構解明とがんの完全寛解につながると期待される。本研究では、申請者が構築した細胞イメージング解析による表現型の定量評価法と、繰り返し蛍光免疫染色による多重染色画像を組み合わせ、1)個々の細胞を多重イメージング解析で定量評価し、2)将来薬剤耐性細胞となる細胞の特徴を明らかにし、耐性細胞の予測可能性を検証する。
Outline of Annual Research Achievements	細胞の薬剤耐性獲得はがんの完全寛解に向けて大きな障壁となっているが、これまで多くの耐性機構が報告されており、その解明が急務である。耐性獲得の仕組みとしては主に標的分子などの二次変異や薬物代謝経路の増強などが知られている。さらに細胞が静止状態に入ることで薬物の影響を免れるケースもあり、この場合には多剤耐性となることも報告されている。その一例としてがん幹細胞があるが、均質な細胞集団においても同様の現象が報告されている。このように均質な細胞集団に見られる異質な細胞応答は古くから知られているが、その分子機構は明らかにされていない。本研究では、代表者がこれまで確立したイメージング解析を用いて均質な細胞集団を一細胞レベルで特徴づけ、抗がん剤耐性獲得時にみられる異質性の機構解明に取り組む。細胞の特徴付けとして、一般的な細胞画像から得られる細胞の形態や集団環境情報に加え、細胞内分子の発現レベルや局在情報を定量化する。得られた膨大な測定値からデータベースを作成し、順次解析に用いる。これまでに細胞内分子の染色に用いる抗体およそ100種類の条件検討を終えており、同一細胞での繰り返し染色と画像取得、解析を進めている。取得した情報同士の関連性を統計的に解析することで、特徴づけに有効な分子の絞り込みを進める。並行して、クローン化した肺がん細胞株が薬剤耐性を獲得するまでをライブイメージングで観察する系を確立しており、その画像解析も進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 繰り返し染色に用いる条件にあう抗体が限られており、その条件検討に時間を費やしている。既に一定数以上の抗体が使用可能であることを確認しており、今後は順次解析を進められる状態にある。
Strategy for Future Research Activity	均質な細胞集団における細胞の特徴づけを順次進める。今後は得られた定量値を統計的に解析することで細胞内分子を複数のグループに分類する。並行して薬剤耐性細胞の出現をリアルタイムで解析する系を確立しており、細胞内分子の分布との関係を探る。