ニッチミミクリーを用いたグリオーマの術後遺残癌幹細胞に対する標的探索研究

• Project/Area Number: 22K15537
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 50010:Tumor biology-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 室田 吉貴 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教 (40909602)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: グリオーマ / 再発 / 遺残癌幹細胞 / ニッチミミクリー / 悪性グリオーマ / 術後遺残癌幹細胞 / 5-アミノレブリン酸 / 合成ポリマー / ポリマープレート

Outline of Research at the Start

本研究は、研究代表者が立ち上げに関与した合成ポリマーのスクリーニング系により、術後遺残癌幹細胞の再発微小環境を模倣する合成ポリマー「ニッチミミクリー」を作製し、同機能性ポリマーを用いて治療標的を探索するという新たなアプローチを執ることにより、従来の還元的解析法では発見されてこなかった悪性グリオーマ再発機構の構成的解明を目指すポリマー化学と腫瘍生物学の異分野融合研究である。

Outline of Annual Research Achievements

浸潤性の増殖を示す悪性グリオーマにおいて、術後に遺残する腫瘍細胞は再発の原因であると考えられるため、それら遺残細胞を克服する臨床的意義は高い。本研究は、遺残癌幹細胞はどのような特性を有しているのか？またそれらの特性をどのように制御すれば再発を未然に防ぐことができるか？を再発微小環境を模倣する合成ポリマー「ニッチミミクリー」を同定して明らかにすることを目的として、本年度は以下の進捗を得た。
（１）前年度に立ち上げたスクリーニング系を用いてニッチミミクリーとして機能するマテリアルの同定を試みた。合計180種類のポリマーの重合条件を検討し、もとにポリマーを合成し、ガラススライド上にmicroarray用ピンを用いて各種ポリマーをスポットしたポリマーmicroarrayスライドを作製した。本スライド上で細胞を培養することで、細胞が高い接着性を示す36種類のポリマーの同定に至った。
（２）前年度に同定した高浸潤性かつ5-ALAによる検出を免れる細胞画分に特異的に発現する遺伝子Xについて、グリオーマ患者由来細胞株でノックダウンした細胞株の樹立をレンチウイルスベースのshRNAベクターを用いて試みた。今後は免疫不全マウス脳内にノックダウン細胞を移植した動物モデルを作製し、PpIX陽性率、腫瘍サイズ、および生存率に対する影響を検証する。現在までにPpIX低蓄積性の遺残癌幹細胞（再発源）を標的とした研究は少なく、遺伝子Xのグリオーマの治療標的としての報告もないことから、標的POC (proof-of-concept)を取得することが重要と考えられた。
年度内に実現はできなかったが、今後上記（１）で遺伝子Xの発現に影響を与える機能性ポリマーを同定することで、未だ明らかにされていない癌の再発機構やその制御機構を明らかに出来ると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] A niche-mimicking polymer hydrogel-based approach to identify molecular targets for tackling human pancreatic cancer stem cells (2023)
  • Author(s): Murota Yoshitaka、Nagane Mariko、Wu Mei、Santra Mithun、Venkateswaran Seshasailam、Tanaka Shinji、Bradley Mark、Taga Tetsuya、Tabu Kouichi
  • Journal Title: Inflammation and Regeneration Volume: 43 Issue: 1 Pages: 46-46
  • DOI: 10.1186/s41232-023-00296-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cancer Stem Cell-Associated Immune Microenvironment in Recurrent Glioblastomas (2022)
  • Author(s): Murota Yoshitaka、Tabu Kouichi、Taga Tetsuya
  • Journal Title: Cells Volume: 11 Issue: 13 Pages: 2054-2065
  • DOI: 10.3390/cells11132054
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 免疫適合性マウスグリオーマモデルを用いた末梢血循環炎症性細胞の経時的プロファイリング (2023)
  • Author(s): 室田吉貴、坂井優太、椨康一、田賀哲也
  • Organizer: 第44回日本炎症・再生医学会
• [Presentation] Niche-mimicking polymer hydrogel-based identification of fetuin-B as a potential target for pancreatic cancer (2023)
  • Author(s): Yoshitaka Murota, Mariko Nagane, Mei Wu, Mithun Santra, Seshasailam Venkateswaran, Shinji Tanaka, Mark Bradley, Tetsuya Taga, Kouichi Tabu
  • Organizer: The 82nd Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
• [Presentation] Establishment of a high-content polymer array screening system to explore niche mimicries for cancerous cells (2022)
  • Author(s): Yoshitaka Murota, Kouichi Tabu, Tetsuya Taga
  • Organizer: The 17th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Science International Symposium on Tumor Biology in Kanazawa 2022
• [Presentation] 固相化マイクロウェルアレイプレートを用いた人工微小環境ポリマーハイコンテントスクリーニングシステムの確立 (2022)
  • Author(s): 室田 吉貴, 椨 康一, 田賀哲也
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 高浸潤性かつ5-ALA光線力学診断回避性細胞特異的に発現するグリオーマ再発関連遺伝子群の探索 (2022)
  • Author(s): チョウ テイテイ, 椨 康一, 室田 吉貴, 秀 拓一郎, 小倉 俊一郎, 田賀哲也
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] がん幹細胞ニッチ擬態性ハイドロゲルを用いた膵がん治療標的分子の探索 (2022)
  • Author(s): 椨 康一, 室田 吉貴, 永根 まり子, 田中 真二 , 田賀 哲也
  • Organizer: 第43回日本炎症・再生医学会