2019 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) |
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)
高木 聡 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 (20582240)
田崎 創平 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (50713020)
片山 量平 公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター 基礎研究部, 部長 (60435542) [Withdrawn]
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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 |
肺がん・大腸がんの原発巣および転移巣の検体を収集・解析するとともに、採取した腫瘍組織から培養細胞株（100株以上）の樹立とマウスゼノグラフトモデルの構築に複数成功した。大腸がんでは、KRAS変異陽性、BRAF変異陽性に加えて、その他のドライバーがん遺伝子陽性のがん細胞株が複数得られており、108のがん関連遺伝子を標的とした次世代シーケンス解析と標的既知の阻害剤ライブラリーへの感受性試験等の解析から、新たな治療標的候補因子と候補薬剤の同定に成功した。肺がんにおいては、EGFR変異陽性の肺がん患者からEGFR阻害薬投薬前ならびに耐性化して再発後の胸水を取得し、胸水中がん細胞の1細胞発現解析を実施した。その結果、治療前と薬剤耐性後の腫瘍細胞の多様性と薬剤応答性が1細胞レベルの解析から見えてきた。これら解析を通じ、腫瘍細胞が抵抗性を獲得していくメカニズムや、その過程に関わる因子群についても明らかにしつつある。融合遺伝子陽性の肺がんについては、ROS1融合遺伝子陽性肺がんの耐性克服薬を見出し論文として報告するとともに、ALK融合遺伝子陽性肺がんにおいては、耐性検体を用いた実臨床での耐性化機構の解析結果を2本の論文としてまとめた。これまでに同定した20種以上のALK耐性変異の詳細な薬剤感受性等のデータを用いて、領域内共同研究により、耐性細胞のふるまいを数理モデル解析する取り組みを進めた。また、がん免疫療法に耐性となった検体などの解析から、分泌型のPD-L1が関与する抗PD-L1抗体耐性化機構を発見し論文として発表した。さらに、がん免疫微小環境を詳細に1細胞レベルで解析する系が確立し、マウスSyngeneicモデルを用いた腫瘍内微小環境の解析を行った。また、がん転移形成過程の解析により、宿主血小板との相互作用ががん免疫微小環境を変化させることで、がんの悪性化が進行していることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
臨床検体を用いた薬剤抵抗性・感受性の基盤となる試料や解析データの収集が順調に進んでいる。特に肺がんにおいては、治療抵抗性に関わる種々の機構解明と治療抵抗性に関わる細胞多様性についての知見が集積されてきており、その結果として複数の論文の発表に至っている。さらに、領域内共同研究が進展し、薬剤耐性変異細胞の各薬剤存在下でどのように振る舞うのかや、耐性細胞の出現と競合について、数理モデルからのアプローチが開始されている。また、ユニークな治療抵抗性形質を有するEGFR変異陽性肺がん患者の治療前胸水由来細胞を1細胞解析することで、治療薬暴露に伴う腫瘍細胞の1細胞ごとのダイナミックな変化を検討するとともに、同一患者のEGFR阻害薬耐性後の胸水検体を用いた1細胞解析を進めているが、現在さらに詳細な解析へと進展している。がん免疫療法への治療抵抗性を示した検体からは、分泌型PD-L1を介した抗PD-L1抗体耐性化機構を発見して論文として発表するとともに、がん微小環境における血小板の重要性についても新たな知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、原発巣と転移巣におけるがん細胞－宿主細胞の相互作用にかかわる分子基盤の解析に加え、治療抵抗性を示した腫瘍組織をシングルセルレベルで解析することで、腫瘍組織内の細胞社会ダイバーシティーの理解と新治療法開発を進める。具体的には、
1）腫瘍組織のシングルセル解析、腫瘍内細胞外因子、液性因子の解析を、培養細胞を用いた共培養系、3次元培養系、臨床手術検体をマウスに移植し作製したPDXモデル、PDC-xenograft、マウス腫瘍細胞を同系マウスに移植したSyngeneicモデル等を用いて実施する。
2）血小板が、がん多様性を促進することで転移形質獲得といったがん細胞の進化を司っている可能性がある。そこで、マウスモデルを用いてその制御機構を解析する。また、血小板を介した腫瘍内多様性創出の解析と領域内共同研究に資する基盤情報を収集する。
3）治療抵抗性を示すがん細胞が治療前から存在する場合と、治療により、やや抵抗性を有する細胞が進化し耐性細胞が出現する場合とを仮定して、薬剤処理の時間経過を追って、実験的な初回治療残存細胞も含めて1細胞解析を実施する。この時、治療残存細胞の経時的解析については、培養系とマウスゼノグラフとモデルの両方で実施し、治療抵抗性がん細胞が出現してくる際の多様性変化と重要な遺伝子群やパスウェイの同定を試みる。また、引き続き領域内共同研究により、耐性獲得の数理モデル解析も実施する。動物モデルを用いた検討からは、がん細胞自身と宿主側の正常細胞が薬剤処理前後にどのように変化するかについても重点的に解析する。また宿主の液性因子や、細胞外小胞などの寄与についても解析するとともに、
4）ヒト肺がん検体をモデル系として確立した免疫細胞を分離・分画・培養する手法を、他がん腫や、Syngeneicマウスゼノグラフとモデルにも応用し、免疫細胞等の1細胞レベルでの解析を実施する。
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Research Products
(18 results)
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[Presentation] A unique ex vivo tumor model: 3D co-cultured system with cancer and stromal cells including blood microvessels.2020
Author(s)
Yuki Takahashi, Kei Tsukamoto, Rii Morimura, Isana Nada, Yuki Shimizu, Ryohei Katayama, Eiji Shinozaki, Satoshi Nagayama, Michiya Matsusaki, Shiro Kitano, Kensei Yamaguchi, Naoya Fujita
Organizer
ASCO-GI 2020
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of a humanized anti-podoplanin antibody inhibiting tumor-dependent platelet activation.2019
Author(s)
Ai Takemoto, Nobuhiko Gyobu, Mamoru Kakino, Shinya Fujihara, Naoki Goda, Junya Maeda, Miho Takami, Takao Ukaji, Satoshi Takagi, Ryohei Katayama, Kazue Tsuji-Takayama, Kenji Ichihara, Shinobu Nakayama, Yoshiyuki Ohsugi, and Naoya Fujita
Organizer
The 24th ISCC Symposium
Int'l Joint Research
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[Presentation] Identification of secreted PD-L1 variants as a decoy of PD-L1 blockade antibody mediating the therapeutic resistance.2019
Author(s)
Bo Gong, Kazuma Kiyotani, Seiji Sakata, Ken Takahashi, Seiji Nagano, Shun Kumehara, Satoko Baba, Benjamin Besse, Noriko Yanagitani, Luc Friboulet, Makoto Nishio, Kengo Takeuchi, Hiroshi Kawamoto, Naoya Fujita, and Ryohei Katayama
Organizer
2019 AACR-NCI-EORTC International Conference on Molecular Targets and Cancer Therapeutics
Int'l Joint Research
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