| Project/Area Number |
23K18238
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 50:Oncology and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田守 洋一郎 京都大学, 医学研究科, 准教授 (10717325)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 多倍体細胞 / がん再発 / ゲノム倍数性 / 放射線治療 / ストレス耐性 |
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| Outline of Research at the Start |
がん再発過程において、腫瘍内の多倍体化細胞が重要な起点になっているというコンセプトを検証するとともに、腫瘍内の２倍体増殖性細胞だけでなく、多倍体化細胞も残らず死滅させてがん再発を防ぐための新しいがん治療法の探索を目的とする。腫瘍組織に存在する多倍体化細胞を標的とした治療戦略を考える上で、まず多倍体化した細胞のストレス耐性が異常に高い原因を正確に理解する必要がある。そこで、特に放射線に対する耐性の原因因子を同定するために、申請者の研究グループで独自に確立した複数の多倍体化細胞モデルを用いて、多角的な遺伝学スクリーニングを行い、候補因子について生体腫瘍組織内の多倍体化細胞における機能解析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
腫瘍組織に存在する多倍体化細胞を標的とした治療戦略を考える上で、多倍体化した細胞の異常に高いストレス耐性の原因を正確に理解する必要がある。そこで、このストレス耐性（特に放射線耐性）の原因因子を同定するために、申請者の研究グループで独自に確立した複数の多倍体化細胞モデルを用いて、以下のような遺伝学スクリーニングを実施した。
ショウジョウバエ幼虫の翅原基上皮組織の一部で、一時的にFzr/Cdh1を強制発現させることにより多倍体化細胞を誘導する実験モデルを複数検討し、翅原基上皮組織の後半分（posterior compartment）、もしくは同組織中央の円形エリア（wing pouch）に、効率的に多倍体化細胞を誘導できることを確認した。これらの多倍体化細胞を部分的に誘導した組織に、放射線照射（35 Gy）を行い、放射線に対する耐性を検討した結果、二倍体細胞では数多くのアポトーシスが検出される一方で、多倍体化が誘導された細胞ではほとんどアポトーシスが生じないことを確認した。wing pouchに多倍体細胞を誘導する実験モデルを用いて、４種の細胞群：①２倍体細胞（放射線照射なし）、②多倍体細胞（放射線照射なし）、③放射線照射後の２倍体細胞、④放射線照射後の多倍体細胞に対するRNAseqによる遺伝子発現解析を実施した。このトランスクリプトーム解析の結果、２倍体に比べて多倍体で発現が上昇（もしくは低下）している遺伝子群、放射線照射後の２倍体細胞群でのみ発現が上昇している遺伝子群を抽出することができた。
これらの実験モデルや基礎データについて、国立遺伝学研究所で遺伝研研究会として開催された「倍数性研究会」において発表した。さらに、これらの基礎データを含めた英文総説を発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに、ショウジョウバエ幼虫の翅原基上皮組織を用いた上皮組織内多倍体化細胞モデルの有効性について確認し、計画していたRNAseqによるトランスクリプトーム解析を実施した。このトランスクリプトーム解析は、放射線照射が有る条件と無い条件、それぞれの組織から２倍体の細胞と多倍体の細胞をFACSによって単離し、各細胞群についてRNAseqを行なったものである。このような２倍体と多倍体の細胞それぞれについて行うRNAseqはこれまでにないものであり、今回試行錯誤の末に独自のプロトコルを確立できたことは今後の研究においても大きな意味を持つ。さらに、このトランスクリプトーム解析から複数の候補因子（多倍体化細胞が持つ放射線耐性に関わる遺伝子）が得られたことから、今後これらの候補因子からさらに有望な因子を同定するための二次スクリーニング、機能解析、シグナル経路解析へと発展させていくことができる。
また、腫瘍組織内の多倍体化細胞における候補因子の機能解析を実施するためのモデルとして、ショウジョウバエ翅原基に誘導した多倍体化細胞を含む腫瘍クローンを用いた遺伝学実験システムの構築を行なった。この遺伝学システムは、FLP-FRT組換えシステムと、Gal4-UAS、QF-QUASという２種類の強制発現系を組み合わせた非常に複雑なものであるが、これまでの実験において実際に生体上皮組織内で作動することを確認することができた。今後、上記のスクリーニングから同定される候補因子について、こちらの腫瘍モデルを用いて検討することも可能になる。
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| Strategy for Future Research Activity |
一年目に実施したトランスクリプトーム（RNAseq）解析から、多倍体化細胞の放射線耐性に関わると予想される候補遺伝子を複数抽出することができた。今年度はこれらの候補遺伝子それぞれについて、遺伝学実験による二次スクリーニングを実施する。具体的には、RNAseqに用いたものと同様の組織（ショウジョウバエ幼虫の翅原基上皮組織の一部に多倍体化細胞を誘導）において、多倍体化細胞において顕著な発現上昇が確認された候補遺伝子についてはその発現阻害（RNAiもしくは変異アリルの導入）を行い、逆に多倍体化細胞において顕著な発現降下が確認された候補遺伝子についてはその強制発現を行うことで、放射線照射の前後に見られる細胞の表現型の違い、特に放射線照射後に誘導される細胞死の表現型に顕著な差が現れるものを選定する。これらの二次スクリーニングにおいてさらに有望な因子として同定されたものに関しては、その因子が関わると予想されるシグナル経路の関与を解析することにより、分子プロセス全体の理解を目指す。
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