2021 Fiscal Year Final Research Report

Integrated analysis and regulation of cellular diversity for disease treatment

Planned Research

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Project Area	Integrated analysis and regulation of cellular diversity
Project/Area Number	17H06327
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Complex systems
Research Institution	Japanese Foundation for Cancer Research
Principal Investigator	FUJITA Naoya 公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター, 所長 (20280951)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	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) 田崎創平北海道大学, 理学研究院, 准教授 (50713020) 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) 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)
Project Period (FY)	2017-06-30 – 2022-03-31
Keywords	癌 / 細胞・組織 / 遺伝子 / 計算機科学 / 数理科学
Outline of Final Research Achievements	In this research project, we aimed to analyze the molecular mechanisms of heterogenous multicellular interaction and organ maintenance, and to develop new molecular-targeting drugs for diseases caused by abnormal cellular interactions. In osteosarcoma, we discovered that interaction with platelets promotes its tumor growth and metastasis, and found a drug to overcome it. From single-cell analysis of patient-derived lung tumors harboring treatment-resistant phenotype, we revealed the existence of drug-resistant persister cells in the therapeutic drug-treated tumors. We also found new resistance mechanisms against cancer immunotherapy. In the system of angiogenesis, we constructed a mathematical model that can simultaneously analyze cell-level phenomena and macrovascular network formation from a mathematical model of the vascular endothelial cell motion and the phase fields of surrounding microenvironment and vascular morphology.
Free Research Field	がん化学療法
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	腫瘍組織を１つの臓器と見立て、腫瘍を構成するがん細胞と間質細胞や免疫細胞や血小板との相互作用に着目することで、細胞社会ダイバーシティーの成り立ちを明らかにした。1細胞レベルでの解析を行う手法を確立するとともに、様々な新規治療標的及び新規治療法の発見に貢献した。これら研究成果は、治療薬耐性化の分子機構の発見という学術的意義にとどまらず、新たながん治療薬候補の提示といったがん医療への貢献という意味で社会的意義も極めて高い結果となっている。また、薬剤耐性とその克服に量子化学計算を取り入れることができることも証明することができ、計算機科学と薬学の融合といった新興領域創成への貢献も果たした。