個体レベルでの大腸癌幹細胞の同定と解析

• Project Area: Development of Novel Treatment Strategies Targeting Cancer Stem Cells
• Project/Area Number: 23130508
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山田 泰広 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (70313872)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2012: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2011: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
• Keywords: 大腸がん / がん幹細胞 / beta-catenin / β-catenin / マウス

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、固形癌での個体レベルにおける癌幹細胞の性質解明を目指し、癌幹細胞を標的とした癌治療法の可能性を示すことを目標とた。
安定型β-catenin inducibleマウスを作製し、成体マウスにβ-cateninを強制発現させた。β-catenin強制発現後早期にde novo crypt formationが誘導されることが分かった。β-catenin強制発現によりcryptを維持する幹細胞が増生することが示唆された。実際にβ-catenin inducibleマウスを大腸上皮幹細胞マーカーであるLgr5 レポーターマウスと交配することで、Lgr5陽性細胞数が増加することが確認された。一方で成体マウス腸管にdominant negative TCF4を強制発現させると、腸管crypt数が減少することが分かった。腸管幹細胞の維持にはcanonical Wnt pathwayの活性化が必須であることが確認された。β-cateninを強制発現させた腸管上皮には、β-catenin蛋白蓄積のheterogeneityが観察された。核にβ-cateninが蓄積した腸管上皮細胞は、細胞増殖活性が低く、正常腸管幹細胞の性質に類似することが分かった。さらにNotch pathwayの阻害によりslow cyclingな幹細胞様細胞に強い細胞増殖活性が誘導されることを見いだした。ヒト大腸癌においても癌細胞でのβ-catenin蛋白蓄積のheterogeneityが観察され、この安定型β-catenin inducibleマウスは人工癌幹細胞モデルとなりうることが示唆された。本研究により、腸管上皮の分化／増殖には、Wnt pathwayとNotch pathwayの協調的な制御が関与していることが明らかとなり、それらが癌幹細胞に対する治療法開発の標的となりうることが示された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Dose-dependent roles for canonical Wnt signaling in de novocrypt formation and cell cycle properties of the colonic epithelium. (2013)
  • Author(s): Hirata A, et al.
  • Journal Title: Development. Volume: 140(1) Issue: 1 Pages: 66-75
  • DOI: 10.1242/dev.084103
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Keratinocyte stem cells but not melanocyte stem cells are the primary target for radiation-induced hair graying. (2013)
  • Author(s): Aoki H
  • Journal Title: J Invest Dermatol Volume: 155 Pages: 600-10
  • DOI: 10.1172/jci63572
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cellular reprogramming and cancer development. (2013)
  • Author(s): Semi K, et al.
  • Journal Title: Int J Cancer. Volume: 132(6) Issue: 6 Pages: 1240-1248
  • DOI: 10.1002/ijc.27963
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Activation-induced cytidine deaminase alters the subcellular localization of Tet family proteins. (2012)
  • Author(s): Arioka Y, et al
  • Journal Title: PLOS One Volume: 7(9) Issue: 9 Pages: e45031-e45031
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0045031
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic ablation of Rest leads to in vitro-specific derepression of neuronal genes during neurogenesis (2012)
  • Author(s): Aoki H, Hara A, et al
  • Journal Title: Development Volume: 139 Issue: 4 Pages: 667-677
  • DOI: 10.1242/dev.072272
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic ablation of Rest leads to in vitro-specific derepression of neuronal genes during neurogenesis (2012)
  • Author(s): Aoki H, Hara A, Era T, Kunisada T, Yamada Y
  • Journal Title: Development Volume: 139(4) Pages: 667-77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic ablation of a candidate tumor suppressor gene, Rest, does not promote mouse colon carcinogenesis (2011)
  • Author(s): Hatano Y, Yamada Y, Hata K, Phutthaphadoong S, Aoki H
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 102 Pages: 1659-1664
  • NAID: 10030242998
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthetic small molecules for epigenetic activation of pluripotency genes in mouse embryonic fibroblasts (2011)
  • Author(s): Pandian GN, Shinohara K, Ohtsuki A, Nakano Y, Masafumi M, Bando
  • Journal Title: Chembiochem Volume: 16;12(18) Pages: 336-968
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Application of reprogramming technology to cancer research (2013)
  • Author(s): Yasuhiro Yamada
  • Organizer: 19th international Charles Heidelberger symposium on Cancer Research.
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2013-02-14
  • Invited
• [Presentation] Role of epigenetic modifications in multistage colon carcinogenesis (2011)
  • Author(s): Yamada Y
  • Organizer: 27th Annual Meeting of KSOT/KEMS
  • Place of Presentation: 韓国(済州)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-03
• [Presentation] Role of epigenetic modifications during colon tumorigenesis (2011)
  • Author(s): Yamada Y
  • Organizer: 第70回日本癌学会学術総会シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011-10-03
• [Book] 癌幹細胞の実態と治療戦略.癌幹細胞のエピジェネティック制御 (2011)
  • Author(s): 山田泰広
  • Publisher: 医薬ジャーナル
• [Book] Oct3/4・Nanog解説編.病理診断に役立つ分子生物学 (2011)
  • Author(s): 山田泰広、渡辺亮
  • Publisher: 文光堂