2017 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated analysis and regulation of cellular diversity for disease treatment
| Project Area | Integrated analysis and regulation of cellular diversity |
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| Project/Area Number |
17H06327
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| Research Institution | Japanese Foundation for Cancer Research |
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Principal Investigator |
藤田 直也 公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター, 所長 (20280951)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 量平 公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター 基礎研究部, 部長 (60435542)
竹本 愛 公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター 基礎研究部, 研究員 (20706494)
田崎 創平 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50713020)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 癌 / 細胞・組織 / 遺伝子 / 臨床 / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体を構成する組織はダイバーシティーに富んだ多種多様な細胞集団により構成されており、そのダイバーシティーが組織の柔軟性と強靭性（ロバストネス）といった恒常性維持に深く関与している。本計画研究では、腫瘍組織を用いた細胞社会ダイバーシティーの解析を基軸として、腫瘍細胞とそれを取り巻く宿主細胞との相互作用などを明らかにすることを目指している。
われわれは、がんの中でも最も死亡者数の多い肺がんおよび大腸がんに注目し、解析を進めた。肺がんや大腸がんで低頻度に見られるNTRK融合遺伝子陽性がんに対し現在、複数のNTRKチロシンキナーゼ阻害薬の臨床試験が実施されているが、われわれは、それら阻害薬の耐性機構を複数世界に先駆けて発見した。またその際に、ごく一部の腫瘍細胞から常に抵抗性細胞が生まれていることも発見した。ROS1融合遺伝子陽性のがんでは、薬剤に耐性化した細胞を選抜していく過程で、逆に阻害薬に依存して増殖する細胞を発見し、そのメカニズムも発見した。EGFR変異肺がんを用いた検討では、阻害薬抵抗性変異（EGFR-T790M）の比率が多いほど、次世代の阻害薬が有効であることを臨床検体の解析から発見し報告した。このことは、腫瘍組織内に多様性があると、次世代の阻害薬で治療しても残存腫瘍が多くなりすぐに再発してしまうことを示しており、この残存腫瘍の性質や腫瘍内環境を明らかにすれば、再発リスクを低減した画期的な治療法の開発に結びつけられることが明らかとなった。大腸がんの手術検体に関しては、同一患者から原発巣および転移巣（肝または肺）を収集・解析することができており、また同一個人で採取時期の異なる（化学療法等の治療を挟んだ）症例も収集した。腫瘍組織から培養系モデルあるいはマウスに移植したゼノグラフトモデルを構築する試みを継続することで、腫瘍内環境を1細胞レベルで解析するための準備を進めた。
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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
研究実績の概要に記したように、阻害薬抵抗性機構の理解とその克服法、抵抗性細胞の特性を、ALK融合遺伝子やEGFR変異遺伝子が陽性の肺がん患者由来の腫瘍組織より樹立した細胞株や、公的細胞バンクなどから入手可能なNTRK1融合遺伝子陽性の大腸がん細胞株などを用いて検討するとともに、マウスゼノグラフトモデルを複数作製することで、それぞれに対する阻害薬の有効性などを確認した。腫瘍縮小が確認された阻害薬を継続投与したマウスでは、皮下移殖された腫瘍はほとんど表面からは確認できない程度のサイズになっていたが、約1~2か月後に腫瘍組織の瘢痕を取り出して詳細に解析したところ、生存している腫瘍細胞が組織中に極わずか存在することが明らかになった。そこで、その残存腫瘍組織の免疫組織化学的解析を行うとともに、ホスト（マウス）の細胞と腫瘍細胞を分離・分画した。現在までに、患者検体由来のALK融合遺伝子陽性肺がん並びにEGFR変異遺伝子陽性肺がんの2種類の系が確立しており、1細胞解析の準備を進めている。2次元培養の系でも、EGFR変異遺伝子陽性肺がんおよびALK融合遺伝子陽性肺がんで、マウス由来の正常細胞依存的に阻害薬耐性形質が獲得される現象も確認しており、詳細な分子機構の解析を進めている。また、肺がん患者で、ある治療に抵抗性を獲得した際の胸水や心嚢水検体から、リンパ球・間質細胞などをフローサイトメーターを用いて解析することで、特徴的な免疫細胞の存在パターンを確認しており、現在更なる解析を進めているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度には、肺がん・大腸がんを中心に阻害薬抵抗性機構の解析が順調に進んでいるとともに、その研究の中で、腫瘍組織中に含まれる腫瘍細胞以外の宿主由来細胞が、阻害薬抵抗性や腫瘍の維持・進展に大きく寄与していることを明らかにすることができた。引き続き下記の様に研究を進展させるとともに、免疫細胞の解析も深化させるとともに、同定した阻害薬抵抗性を生み出す腫瘍細胞以外の細胞の腫瘍内の位置関係を、透明化技術を駆使することで解析していく。そして腫瘍組織内細胞の多様な役割を明らかにすることで、腫瘍組織構築に関わる細胞社会ダイバーシティーの理解を目指す。
（１）肺がん検体・大腸がん検体を中心に、新鮮臨床検体を収集し、培養株樹立やゼノグラフトモデル作製をこれまでの研究で培ったノウハウを結集して実施する。そして、各患者由来細胞株に対応する阻害薬感受性などを検討するとともに、耐性症例からはその耐性機構の解明を目指す。
（２）発見した阻害薬抵抗性を生む因子の機能解析やその克服法の探索から、より効果的な標的の同定と長期に亘って効果が持続できる併用療法の可能性を検討する。
（３）1細胞解析に関して、マウスゼノグラフトモデルにおける腫瘍組織と、患者由来の新鮮腫瘍組織の両方で検討するとともに、透明化と免疫染色を組み合わせた解析も実施し、宿主由来細胞の位置情報も含めて取得する。1細胞発現解析については、本研究領域の東京大学定量生命研究所 中戸博士らの協力を仰ぎながら実施する。
（４）腫瘍組織内の免疫環境の解析を目指し、マウス同種移植モデルおよび、臨床検体を用いて、1細胞レベルの遺伝子発現解析と透明化による位置情報解析を並行して行う。
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