ヒト大腸上皮培養による大腸癌幹細胞の分化破綻機構解析

• Project Area: Development of Novel Treatment Strategies Targeting Cancer Stem Cells
• Project/Area Number: 25130704
• 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: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 土屋 輝一郎 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 寄附講座准教授 (40376786)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2014: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2013: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 炎症発癌モデル / Atoh1 / 幹細胞可視化 / 癌幹細胞 / ニッチ形成

Outline of Annual Research Achievements

本計画は独自に開発した大腸上皮細胞の初代培養系を応用し癌化モデルによる正常幹細胞由来癌幹細胞の形成を空間的・経時的に解析することで癌幹細胞の特異性、機能維持機構を解明することを目的とする。本年度は、マウス由来大腸上皮の初代培養を行い、in vitroにおける炎症発がんモデルを確立するため、初代培養細胞にAOM処理を行い、さらに種々のサイトカインにて刺激するなど条件検討を行った。幹細胞可視化に関しては、レンチウイルスを用いて蛍光タンパクであるmCherryを初代培養細胞に導入することにより、１幹細胞の可視化に成功した。小腸初代培養細胞においてTLR5は基底側に限局して発現しており、フラジェリン添加によりサイトカインを産生することが明らかとなった。NFkB p65の免疫染色によりNFkBシグナルが作動する細胞を同定し、幹細胞も炎症刺激によりシグナルが作動することを明らかとした。また炎症発がんの特徴である粘液産生がんに着目し、粘液産生に寄与するAtoh1蛋白の機能解析を行い、粘液産生のみならずがん幹細胞性質、抗がん剤耐性機構まで関与することを明らかとし、TNFαがAtoh1蛋白を安定化させることにより、粘液形質を獲得することを発見した。炎症性腸疾患患者のがん部と非がん部の免疫染色を行い、炎症発がんではAtoh1が発現し粘液形質を維持することを明らかとした。
以上の成果は当初の研究計画をおおむね順調に遂行しており、ヒト大腸初代培養の確立および幹細胞可視化への条件検討は炎症発がんのモデルだけでなく、種々の病態、疾患予測に有用であると期待される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Suppressing TGFβ signaling in regenerating epithelia in an inflammatory microenvironment is sufficient to cause invasive intestinal cancer. (2015)
  • Author(s): Oshima H, Nakayama M, Han TS, Naoi K, Ju X, Maeda Y, Robine S, Tsuchiya K, Sato T, Sato H, Taketo MM, Oshima M.
  • Journal Title: Cancer Res. Volume: 75 Issue: 4 Pages: 766-776
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-14-2036
  • NAID: 120005593962
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Associations of HLA class I alleles in Japanese patients with Crohn's disease. (2015)
  • Author(s): 102)Oryoji D, Hisamatsu T, Tsuchiya K, Umeno J, Ueda S, Yamamoto K, Matsumoto T, Watanabe M, Hibi T, Sasazuki T.
  • Journal Title: Genes Immun. Volume: 16 Issue: 1 Pages: 54-56
  • DOI: 10.1038/gene.2014.61
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fluorescent labelling of intestinal epithelial cells reveals independent long-lived intestinal stem cells in a crypt. (2014)
  • Author(s): N. Horita, K. Tsuchiya, R. Hayashi, K. Fukushima, S. Hibiya, M. Fukuda, Y. Kano, T. Mizutani, Y. Nemoto, S. Yui, R. Okamoto, T. Nakamura, M. Watanabe
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 454 Issue: 4 Pages: 493-499
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.10.091
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] RIPK3 regulates p62-LC3 complex formation via the caspase-8-dependent cleavage of p62. (2014)
  • Author(s): Y. Matsuzawa , S. Oshima, Y. Nibe, M.Kobayashi, C. Maeyashiki, Y. Nemoto, T. Nagaishi, R. Okamoto R, K. Tsuchiya, T. Nakamura, M. Watanabe.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 456(1) Issue: 1 Pages: 298-304
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.11.075
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Distinct expression patterns of Notch ligands, Dll1 and Dll4, in normal and inflamed mice intestine. (2014)
  • Author(s): Shimizu H, Okamoto R, Ito G, Nakata T, Suzuki K, Murano T, Mizutani T, Tsuchiya K, Nakamura T, Hozumi K, Watanabe M.
  • Journal Title: PeerJ Volume: 2 Pages: e370-e370
  • DOI: 10.7717/peerj.370
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hes1 promotes the IL-22-mediated antimicrobial response by enhancing STAT3-dependent transcription in human intestinal epithelial cells (2014)
  • Author(s): Murano T, Okamoto R, Ito G, Nakata T, Hibiya S, Shimizu H, Fujii S, Kano Y, Mizutani T, Yui S, Akiyama-Morio J, Nemoto Y, Tsuchiya K, Nakamura T, Watanabe M
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 443 Issue: 3 Pages: 840-846
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.12.061
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lineage-specific expression of Bestrophin-2 and Bestrophin-4 in human intestinal epithelial cells. (2013)
  • Author(s): Ito G, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M et al
  • Journal Title: PloS One. Volume: 8 Issue: 11 Pages: e79693-e79693
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0079693
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IL-7 promotes long-term in vitro survival of unique long-lived memory subset generated from mucosal effector memory CD4+ T cells in chronic colitis mice. (2013)
  • Author(s): Takahara M, Nemoto Y, Oshima S, Matsuzawa Y, Kanai T, Okamoto R, Tsuchiya K, Nakamura T, Yamamoto K, Watanabe M.
  • Journal Title: Immunol Lett. Volume: 156 Issue: 1-2 Pages: 82-93
  • DOI: 10.1016/j.imlet.2013.09.001
  • NAID: 120005468269
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Th1/Th17-Mediated Interstitial Pneumonia in Chronic Colitis Mice Independent of Intestinal Microbiota. (2013)
  • Author(s): Nemoto Y, Watanabe M et al
  • Journal Title: J Immunol. Volume: 190 Issue: 12 Pages: 6616-6625
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1202930
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 【特集：機能性消化管障害(FGID):診断と治療の進歩】I. FGIDの基本的知識 4. 感染症や腸内細菌の意義（免疫学的異常について）. (2013)
  • Author(s): 土屋輝一郎
  • Journal Title: 日本内科学会雑誌 Volume: 102 Pages: 25-31
• [Journal Article] 消化管幹細胞と消化器がん幹細胞 (2013)
  • Author(s): 土屋輝一郎
  • Journal Title: 日本内科学会雑誌 Volume: 102 Pages: 2273-2278
  • NAID: 10031202663
• [Presentation] The Acquisition of Cancer Stemness by Atoh1 in Colitis Associated Cancer (2015)
  • Author(s): Kiichiro Tsuchiya, Keita Fukushima, Mamoru Watanabe
  • Organizer: 8th Annual World Congress of Regenerative Medicine & Stem Cells
  • Place of Presentation: 釜山（韓国）
  • Year and Date: 2015-03-21
  • Invited
• [Presentation] Innate immune spiral of intestinal epithelial cells by the long-term inflammation. (2014)
  • Author(s): Tsuchiya K, Hibiya S, Watanabe M
  • Organizer: The 73rd Annual Meeting of the Japanese Cancer Association.
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2014-09-25
• [Presentation] Molecular mechanism in the pathogenesis of the colitis-associated colorectal cancer. (2014)
  • Author(s): Tsuchiya K
  • Organizer: The 32th Annual Meeting of Japanese Society for Cytoprotection & Cytobiology
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Invited
• [Presentation] Live imaging of single cell reveals single stem cell dynamics in an organoid derived from murine small intestine. (2013)
  • Author(s): Horita N, Tsuchiya K, Hibiya S, Fukushima K, Kano Y, Xiu Zheng, Okamoto R, Nakamura T , Watanabe M
  • Organizer: DDW2013
  • Place of Presentation: Orland,USA
• [Presentation] Stabilization of Atoh1 protein by TNF-α in colitic cancer might acquire the cancer stemness.DDW2013 (2013)
  • Author(s): Tsuchiya K, Fukushima K, Kano Y, Hibiya S, Horita N, Xiu Zheng, Okamoto R,Nakamura T, Watanabe M
  • Organizer: DDW2013
  • Place of Presentation: Orland,USA
• [Presentation] Atoh1 protein stabilization acquired cancer stem cell phenotype and niche in colon cancer (2013)
  • Author(s): Kano Y, Tsuchiya K, Okamoto R, Nakamura T: Watanabe M
  • Organizer: GI Research Academy 2013
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
• [Presentation] Atoh1proteinstabilizationacquiredcancerstemcell phenotype and niche in colon cancer. (2013)
  • Author(s): Kano Y, Tsuchiya K, Watanabe M
  • Organizer: 第72回日本癌学会学術集会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Cancer Stemness In Mucinous Colon Cancer. (2013)
  • Author(s): Tsuchiya K, Kano Y, Watanabe M
  • Organizer: BIT's 6th Annual World Congress of Regenerative Medicine & Stem Cells-2013.
  • Place of Presentation: 大連、中国
  • Invited
• [Presentation] 消化管幹細胞と消化器癌幹細胞 (2013)
  • Author(s): 土屋輝一郎
  • Organizer: 第110回 日本内科学会講演会.
  • Place of Presentation: 東京
  • Invited
• [Presentation] 全小腸マッピング生検検体を用いた網羅的遺伝子発現解析によるクローン病特異的遺伝子の同定 (2013)
  • Author(s): 堀田伸勝、土屋輝一郎、渡辺 守
  • Organizer: 第85回 日本消化器内視鏡学会総会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 炎症関連大腸がんにおける悪性形質獲得機構解析 (2013)
  • Author(s): 土屋輝一郎
  • Organizer: がん研究分野の特性等を踏まえた支援活動 公開シンポジウム.
  • Place of Presentation: 東京
  • Invited
• [Presentation] Atoh1発現大腸癌における幹細胞形質獲得とニッチ形成 (2013)
  • Author(s): 加納嘉人、土屋輝一郎、渡辺 守
  • Organizer: JDDW2013
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 白血球除去療法（LCAP）による潰瘍性大腸炎の治療戦略 (2013)
  • Author(s): 土屋輝一郎
  • Organizer: JDDW2013
  • Place of Presentation: 東京
  • Invited
• [Presentation] 全小腸マッピング生検によるクローン病病態解析 (2013)
  • Author(s): 土屋輝一郎、堀田伸勝、林 亮平、日比谷秀爾、福島啓太、加納嘉人、渡辺 守
  • Organizer: 第51回 小腸研究会
  • Place of Presentation: 名古屋