Analysis of breast cancer stem cell survival signaling pathways in patient-derived organoids on hydrogels
| Project/Area Number |
22K18192
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Japanese Foundation for Cancer Research |
|---|
Principal Investigator |
鈴鹿 淳 公益財団法人がん研究会, NEXT-Gankenプログラム がん細胞多様性解明プロジェクト, 特任研究員 (90823328)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥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 | 乳がん / がん幹細胞 / バイオマテリアル / ハイドロゲル / シグナル伝達 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
一部の乳がん患者で認められる薬物治療抵抗性の一因として「がん幹細胞」の存在が示唆されている。しかし、がん幹細胞は組織内に少数しか存在せずその性状を解析することは困難であるため、実際の乳がん患者の治療抵抗性にがん幹細胞がどの程度寄与し、どのような機構で治療に抵抗性を示すのかに関しては不明な点が多い。
本研究では申請者が開発したハイドロゲルによる迅速ながん幹細胞誘導システムを活用し、乳がん臨床検体から患者別あるいは固有のがん幹細胞の生存に必須な細胞内シグナルを見出し、乳がん治療抵抗性におけるがん幹細胞の病的意義や生存機構を明らかにすることで新たな治療戦略の開発に繋げることを目指す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
乳がんは内分泌療法や抗HER2療法等の標準治療が確立されているため治療成績は向上しているものの、一部患者においては再発・転移が生じ、予後不良である。再発や転移の原因として、「がん幹細胞」や治療の影響により脱分化して幹細胞様の性質を有した「がん幹細胞様細胞」の集団が関与することが報告されており、これらの細胞集団に着目した治療法の開発が望まれる。しかし、このような細胞集団はがん組織中では極めて僅かであるため、臨床検体から性状解析に必要十分な細胞数を確保することが困難である。本研究では申請者が開発したハイドロゲルによるがん幹細胞誘導システムを用いて、乳がん臨床検体由来細胞からがん幹細胞集団を誘導し、それらの生存に必須となる細胞内シグナルを見出し、乳がん幹細胞の病的意義や治療抵抗性解除に繋がる標的分子を同定し、新たな治療法の開発を目指すことを目的としている。
令和4年度は、ハイドロゲル上での脱分化誘導の検討および特異的に変動する細胞集団を特定するために、乳がん患者検体から樹立されたオルガノイド6例において、オルガノイドおよびハイドロゲル培養条件下細胞を用いてBulk RNA-seqおよびシングルセルRNA-seq解析を実施した。Bulk RNA-seq解析（6例）より、ハイドロゲル上ではがん幹細胞および薬剤代謝に関与するCYP1A1やALDH1A3のような遺伝子発現が亢進し、乳腺前駆細胞や薬剤代謝に関与する遺伝子セットが共通して検出された。シングルセルRNA-seq解析（1例）では、ハイドロゲルおよびオルガノイド条件下で培養した細胞集団は異なる分布を示しており、特にハイドロゲル培養細胞ではCYP1A1等を強く発現する細胞クラスターにおいてBulk RNA-seq解析で認められたような乳腺前駆細胞および薬剤代謝に関与する遺伝子セットが抽出される傾向にあった。
|
| Current Status of Research Progress |
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、ハイドロゲル上で培養した乳がん患者検体由来オルガノイドの解析において、乳腺前駆細胞や薬剤代謝に関与する遺伝子セットが検出される細胞集団が特定の遺伝子を発現することを見出した。患者検体内に潜む微量のがん幹細胞分画を分取する上で特定の細胞集団に着目することは性状解析の上で非常に有効な方法であるため、当該年度では本研究の目的を達成するための必要な解析を実施できたものと考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度に解析したCYP1A1等を発現した細胞集団におけるがん幹細胞および悪性度（生体内腫瘍形成能の有無および転移能）に関する性質を解析する。
（１）CYP1A1に着目した解析として、抗CYP1A1抗体を用いた細胞ソーティングによりCYP1A1陽性および陰性細胞集団を分取し、各細胞集団における幹細胞関連遺伝子の発現をBulk RNA-seq解析にて検討した上で、CYP1A1陽性細胞集団において特徴的なシグナル伝達経路を同定する。
（２）ルシフェラーゼ遺伝子（nanoLuc）を組み込んだDNAバーコードライブラリプラスミドを構築・導入し、個別のDNAバーコードで標識した乳がんオルガノイド細胞を免疫不全マウスに同所移植する。①元検体であるオルガノイド、②マウス移植時のハイドロゲル培養細胞、マウス体内で形成された③原発および④転移腫瘍組織の細胞を用いてシングルセルRNA-seq解析による系統追跡を行い、CYP1A1陽性細胞集団の発生機序や悪性形質への関与を見出すことを目指す。
|
Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
