| Project/Area Number |
23K27688
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| Project/Area Number (Other) |
23H02997 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55040:Respiratory surgery-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
冨田 秀太 岡山大学, 大学病院, 准教授 (10372111)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠西 大輔 岡山大学, 大学病院, 研究教授 (20825096)
豊岡 伸一 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (30397880)
枝園 和彦 岡山大学, 大学病院, 講師 (30708079)
山本 寛斉 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 教授 (40467733)
大橋 圭明 岡山大学, 大学病院, 准教授 (60729193)
諏澤 憲 岡山大学, 大学病院, 助教 (90839713)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2026: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 空間マルチオミクス解析 / 腫瘍浸潤B細胞 / TLS / 腫瘍免疫療法 / B細胞 / 腫瘍免疫 / 肺癌 / 空間解析 |
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| Outline of Research at the Start |
肺がんに対する腫瘍免疫療法の奏功率は1-2割程度と低く、免疫逃避メカニズムの解明と効果予測マーカーの開発が急務である。近年、腫瘍免疫の増強には三次リンパ様構造（TLS）とよばれる腫瘍浸潤B細胞を中心とした組織が注目を集めている。TLS陽性肺がんは予後が良好であるとの報告もあるが、その機序は未解明である。本研究では、①空間マルチオミクス解析によるTLSの構造解明と分子病態の解析、②シンジェニックモデル生物系によるドラッグリポジショニング解析結果の検証、③分子マーカーと臨床情報の統合解析によるTLS機能予測モデルと感受性予測モデルの開発を通して、新世代の腫瘍免疫療法の基盤を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、（１）腫瘍浸潤B細胞陽性の肺がん組織を対象とした１細胞レベル空間解析を実施し、腫瘍浸潤B細胞を中心としたTLSの構造を解析し、またTLS内外のB細胞やT細胞に特徴的な遺伝子／タンパク質発現解析により、TLSの分子病態を明らかにする。さらに、（２）分子病態のドラッグリポジショニング解析から、TLS誘導作用・抑制作用を持つ薬剤を抽出し、マウスの同種移植モデル（シンジェニックモデル）を用いた生物学的な検証を行う。また、（３）分子病態と臨床情報を統合した（ベイズ推定に基づく）感受性予測モデルの構築と検証を行い、TLSの機能調整による新世代の腫瘍免疫療法の開発基盤を構築することである。
今年度は様々なヒト肺がんサンプルを対象として、GeoMxを用いた微小環境の発現解析を実施した。腫瘍細胞や免疫細胞、間質に特異的なマーカーを用いることで、微小環境からマーカー陽性の100－200細胞程度を標的として核酸を抽出することで、細胞集団に特異的な遺伝子発現パターンの解析が可能になった。さらに、同一微小環境部位から核酸とタンパク質を同時に解析できるプロトコルが開発された。これにより、ほぼ全遺伝子（18600遺伝子）を対象としたトランスクリプトーム解析と細胞表面マーカーを中心に570種類のタンパク質の発現解析を同一サンプルの同一微小環境から実施することが可能となり、遺伝子発現パターンとタンパク質発現パターンのマルチオミックス解析を行う。
またシンジェニックマウス肺癌モデルを用いた解析も進めており、ドライバー遺伝子の発現亢進や、分子標的治療薬を用いることで腫瘍細胞特異的な発現変動を確認しており、腫瘍細胞を取り巻く微小環境のダイナミックな変化の端緒をとらえており、次年度以降、解析を深化させて実施する。
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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
GeoMxを用いた微小環境の空間的・網羅的遺伝子発現プロファイル解析環境を整備し、様々なヒト肺がんサンプルを解析した。これにより、微小環境において、マーカー陽性細胞が示す網羅的な遺伝子発現パターンを解析することができている。さらに、網羅的な遺伝子発現プロファイルをもとにGSEAやDVIDといったパスウェイ解析や遺伝子セットの解析・関連するキーワード解析を通して、微小環境における腫瘍細胞と免疫細胞との相互作用の分子メカニズム解明の糸口をつかみつつある。引き続き、得られたデータの解析を進めて、微小環境における腫瘍免疫環境の分子メカニズムの解明を進める。
さらに今年度、最新の同一微小環境部位から核酸とタンパク質を同時に解析できるプロトコルを本邦で初めて導入し、ほぼ全遺伝子（18000遺伝子）を対象としたトランスクリプトーム解析と570種類のタンパク質の発現解析を同一サンプルの同一微小環境から実施することが可能となった。これにより、真に遺伝子発現パターンとタンパク質発現パターンのマルチオミックス解析が可能となり、本課題の目的である微小環境における腫瘍細胞と免疫細胞との相互作用の分子メカニズム解明のみならず、遺伝子発現（トランスクリプトーム）解析とタンパク質発現（プロテオミクス）解析から、未だ不明な点が多い転写～翻訳プロセスの一端を解明できるデータが得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
GeoMxを用いた微小環境の空間的・網羅的遺伝子・タンパク質発現データの解析：R5年度に得られたGeoMxによる空間的・網羅的遺伝子・タンパク質発現データの解析を進めて、マーカー陽性の細胞群を含む微小環境における分子メカニズムの解明を進める。具体的には、GSEAやDVIDといったパスウェイ解析や遺伝子セットの解析・関連するキーワード解析を通して、微小環境における腫瘍細胞と免疫細胞との相互作用の分子メカニズムの解明を進めるとともに、CIBERSORTなどの免疫細胞／免疫環境に特化した解析により、微小環境における免疫細胞の進展についても解析をすすめる。
網羅的な遺伝子発現データを用いたドラッグリポジショニング解析の展開と、シンジェニックマウスモデルを用いたメカニズムの解析：ドラッグリポジショニング解析を実施し、モデルマウスから得られたデータと統合的に解析することで、TLSの進展メカニズムや、治療にともなう微小環境のTLS進展メカニズムの解明を進める。具体的には分子標的治療薬を用いた腫瘍細胞の抑制と、それにともなうB細胞を中心としたTLSの進展について、CODEX当の1細胞・空間解析手法を用いて解析するとともに、GeoMxを用いた微小環境の発現パターン解析から、免疫細胞を中心としたTLS進展メカニズムと腫瘍細胞との相互作用メカニズムを解明する。
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