2020 Fiscal Year Annual Research Report
Single-cell analysis of tumor heterogeneity arising from the evolution of cancer stem cells
| Project Area | Integrated analysis and regulation of cellular diversity |
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| Project/Area Number |
17H06325
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
秋山 徹 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任教授 (70150745)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 寛敦 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任助教 (30583215)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 1細胞解析 / 細胞間相互作用 / 腫瘍内不均一性 / 癌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腫瘍組織のscRNA-seq解析により得られたデータを細胞間相互作用に着目して解析し、腫瘍組織中の腫瘍細胞やがん微小環境を構成する細胞間の相互作用の検出を試みている。本年度は、免疫細胞間の相互作用に重点をおき解析を行ったところ、新規に見出したある特定のマクロファージ群が他の免疫細胞と相互作用し、その活性や浸潤を制御する可能性を見出した。また、タンパク質の発現プロファイルによって細胞を分類するCyTOFのデータを解析する手法について検討した。
1.) scRNA-seq、scATAC-seqおよびCyTOFのための解析基盤の検討：
前年度に組み込んだscRNA-seq用の細胞間相互作用を検出するツールについて、さらなる比較検討を行った。また、CyTOFの解析パイプラインを構築し、scRNA-seqやscATAC-seqとの統合的な解析基盤の確立に向けた準備を行った。
2.) がん検体を対象とした1細胞解析：
解析パイプラインに組み込んだ細胞間相互作用を検出するための解析法を膵臓がんのゼノグラフトのサンプルに適用したところ、マクロファージ中の特定の細胞群が、リンパ系の細胞と相互作用している可能性を見出した。新たに見出したマクロファージは、他のマクロファージと比べて、特定のリンパ系の細胞の活性や浸潤を制御するサイトカインの発現量が亢進していた。また、腫瘍組織に浸潤した免疫細胞のCyTOF解析を行うための抗体の選定や染色方法について検討を行い、骨髄系とリンパ系のそれぞれを分類するための抗体パネルを作成した。
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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
腫瘍検体のscRNR-seq解析を進め、特定のマクロファージ群と他の免疫細胞との相互作用を検出した。この新規のマクロファージ群は他のマクロファージと比べて、特定のリンパ系の細胞の活性や浸潤を制御するサイトカインの発現量が亢進していた。このマクロファージとリンパ系細胞の相互作用を制御するサイトカインの発現制御機構やマクロファージの分化経路の解析を進めることで、腫瘍免疫の構築機構の一端が解明されることが期待される。また、タンパク質の発現プロファイルによって細胞を分類するCyTOF解析を行うための準備が整った。scRNA-seqによるmRNA発現量だけではなく、タンパク質の発現も加味することで、薬剤などの刺激による腫瘍内の免疫細胞の動的な変化をより精緻に捉えることができると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
がん検体を対象とした1細胞解析
これまでに見出した細胞間相互作用の検証とその生理的機能の解明を進める。本年度に見出した新規のマクロファージ群については、膜タンパク質のマーカー遺伝子候補を複数見出しているので、それらの遺伝子産物に対する抗体を用いてFACSによって当該細胞を分取し、相互作用するリンパ系細胞の活性や浸潤、腫瘍細胞の造腫瘍能や運動能などに与える影響を解析する。単離したマクロファージをRNA-seqに供し、ヒトのマクロファージに類似した細胞が存在するか、などの検討を行う。また、新規のマクロファージ群に特徴的なサイトカインを産生する分子機構についても解析する。
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