オルガノイド培養を応用した胃正常組織の分子遺伝学的変化の探索

• Project/Area Number: 23K20316
• Project/Area Number (Other): 20H03470 (2020-2021)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2020-2021)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49030:Experimental pathology-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 南木 康作 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (30571137)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Ceased (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2025: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2024: ¥3,065 (Direct Cost: ¥2,357); Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 胃がん / オルガノイド / 形質転換 / Wnt

Outline of Research at the Start

ゲノム解析技術の進歩により、他臓器食道や皮膚などの正常組織における遺伝子変異蓄積が明らかとなった。また、胃がんにおける網羅的なゲノム解析研究により遺伝子変異の詳細も明らかとなってきている。しかし、組織において生じている遺伝子変異のうち、いずれの変異が発がんや悪性化に関与しているかは未だ不明な点が多い。本研究では、オルガノイド培養を応用し、胃がんの前段階の遺伝子変異蓄積を高率に有すると考えられる胃がん周辺部の正常組織の多角的な遺伝子変異解析を行うことで、新たな視点による胃発がん機序の解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

ゲノム解析技術の進歩により、他臓器食道や皮膚などの正常組織における遺伝子変異蓄積が明らかとなった。また、胃がんにおける網羅的なゲノム解析研究により遺伝子変異の詳細も明らかとなってきている。しかし、組織において生じている遺伝子変異のうち、いずれの変異が発がんや悪性化に関与しているかは未だ不明な点が多い。
本研究では、オルガノイド培養を応用し、胃がんをオルガノイドとしてフェノタイプを含めた詳細かつ多角的な解析を行うことにより、胃発がんや悪性化機序の詳細を解明することを目的としている。
diffuse type 胃がんより樹立した胃がんオルガノイドは特徴的な充実型のオルガノイドを形成し、さらにCDH1の遺伝子異常を認める。Duffuse type胃がんには、印環細胞がんと低分化腺がんが含まれるが、臨床胃がんではしばしばこれらの病理組織像が混在している。我々はこれらのオルガノイドをvitroで詳細に観察した結果、Wntシグナルのオンオフによりこれらの形状が相互に転換することを見出した。すなわちこれまで混在していると思われた低分化胃がんは、同一の遺伝学的背景をもつ細胞が分化・脱分化した結果、このような病理像を呈していると考えられた。
現在、これらの胃がんにどのように発展するのかを明らかとし、悪性化機序を解明するためエピゲノムの解析とその検証を進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

胃がんオルガノイドライブラリの拡充やエピゲノム解析は順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

エピゲノム解析で得られた結果を検証するため、遺伝子発現やノックダウンを行い、同様のフェノタイプが得られるかをマウスを用いた異種移植実験を進めていく。また、胃がんライブラリは希少タイプの胃がんを特に収集するように努める。

Research Products

• [Journal Article] Wnt Signaling Shapes the Histologic Variation in Diffuse Gastric Cancer (2021)
  • Author(s): Togasaki K, Sugimoto S, Ohta Y, Nanki K, Matano M, Takahashi S, Fujii M, Kanai T, Sato T.
  • Journal Title: Gastroenterology Volume: 160 Issue: 3 Pages: 823-830
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2020.10.047
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] An organoid-based organ-repurposing approach to treat short bowel syndrome (2021)
  • Author(s): Sugimoto S, Kobayashi E, Fujii M, Ohta Y, Arai K, Matano M, Ishikawa K, Miyamoto K, Toshimitsu K, Takahashi S, Nanki K, Hakamata Y, Kanai T, Sato T.
  • Journal Title: Nature Volume: 592 Pages: 99-104
  • DOI: 10.1038/s41586-021-03247-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Predictors of necessity for endoscopic balloon dilatation in patients with Crohn's disease-related small bowel stenosis (2021)
  • Author(s): Yukie Hayashi, Kaoru Takabayashi, Naoki Hosoe, Hiroki Kiyohara, Satoshi Kinoshita, Kosaku Nanki, Kayoko Fukuhara, Yohei Mikami, Tomohisa Sujino, Makoto Mutaguchi, Takaaki Kawaguchi, Motohiko Kato, Haruhiko Ogata, Takanori Kanai
  • Journal Title: Ann Med. Volume: 53 Issue: 1 Pages: 2025-2033
  • DOI: 10.1080/07853890.2021.1998597
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] An Organoid Biobank of Neuroendocrine Neoplasms Enables Genotype-Phenotype Mapping (2020)
  • Author(s): Kawasaki K、Toshimitsu K、Matano M、Fujita M、Kudo Atsushi、Kitagawa Y、Kanai T、Nakagawa H、Sato T, et.al.
  • Journal Title: Cell Volume: 183 Issue: 5 Pages: 1420-1435
  • DOI: 10.1016/j.cell.2020.10.023
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research