2015 Fiscal Year Annual Research Report
iCAF：iPS由来の癌線維芽細胞による膵癌幹細胞、間質幹細胞の糖鎖標的探索
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15H04924
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
小田 竜也 筑波大学, 医学医療系, 教授 (20282353)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木田 泰之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (20396526)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 膵癌 / 糖鎖 / レクチン / 癌—間質相互作用 / トキシン / ドラッグデリバリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞の最外層に位置しているのはタンパク質や脂質を修飾する糖鎖であり、その構造は細胞の分化度や悪性度を鋭敏に反映する。このため細胞表面の糖鎖は有効な治療ターゲットであるはずだが、膵癌特異的な糖鎖修飾の多くは不明であった。そもそも、糖鎖は複雑に分岐して非常に多彩なため、微小でheterogeneityが強い臨床癌における糖鎖状態を解析することは技術的に困難であった。本研究では、膵癌の病理組織学的な特徴である間質組織増生に焦点を当て、間質組織が存在する状態における膵癌幹細胞、膵癌間質幹細胞に特異発現する糖鎖を同定する。従来の、膵癌細胞株やそれをマウスに植えた移植モデルは、間質組織をほとんど含まない癌細胞だけが充満した髄様性の増殖を示し、臨床膵癌の病理的特徴を模倣する事は出来ていなかった。我々はある間葉系幹細胞とある膵癌細胞株を混合する事で癌-間質相互作用の再現に成功した。さらに、この細胞株は間葉系幹細胞と混合しなくても、一定の間質組織誘導をもたらすことも明らかになり、癌幹細胞マーカーであるCD24,44,131といった分子の発現も保たれている事が明らかであった。本研究はさらに、この間葉系幹細胞の遺伝子、タンパクプロファイルを同定し、iPS細胞から再現性の高い安定したCAF(=iCAF)の開発を行う。膵癌-iCAF混合モデルにおいて、産総研独自の「レクチンアレイ」技術を使い、世界的にも解析が遅れている膵癌における糖鎖解析に取り組む。膵癌患者の新規治療標的となる意味のある糖鎖発現を癌、間質それぞれの分画毎に3種（合計6種）を炙り出す。難治癌の代表である膵癌は、既存の治療開発戦略では目覚ましい治療効果の改善が期待できず、本研究は“糖鎖”という新たな治療標的を提示する事を目的とする。
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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
当初、膵癌細胞株と間質細胞を混合培養してより臨床状態に近い癌を作り出し、それぞれをレーザーマイクロダイセクションによって取り分けて糖鎖解析をする予定であった。しかし、我々は、「癌細胞の腺管構造の形成とその周囲を取り囲む線維芽細胞の増殖」という臨床膵癌の形態を単独で再現する細胞株を見出し、極めて癌幹細胞に近い貴重な細胞株としてCancer Stem Cell Line-1 (CSCL-1)と名付けて以後の研究に用いた。一方、腺管形成をしない5つの膵癌細胞株をコントールに置き、CSCL-1において特異的な糖鎖発現を、96種類のレクチンが乗ってレクチンアレイによる糖鎖プロファイリング技術を用いて解析した。その結果、膵がんの治療ターゲットを網羅探索した結果、rBC2と呼ぶ低分子（16 kDa）のレクチンが、臨床膵がんに類似した形態形成能を有する膵がん細胞株に、強く特異的に結合することを見出した。奇しくも、このrBC2は、先に産総研がヒトiPS/ES細胞に特異的に反応するレクチンとして発見した分子と同一であった（Tateno et al. JBC 2011, BBRC 2013）。このrBC2レクチンが認識するH type 3糖鎖の修飾が癌幹細胞とiPS細胞に共通に起きている事は癌stemnessの解明、治療法開発への足がかりになる大きな発見であった。それに加えて、70例のヒト臨床膵臓がんにおけるrBC2レクチンの反応性を確認した所、ほぼ全例で強く反応することが確認でき、rBC2が認識するH type 3糖鎖を膵がんに対する有望な治療ターゲットと確信した。rBC2以外にも、CSCL-1において有意に高く反応するレクチンを8種類、反応が低下しているレクチンを２種類同定した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に従い、【A:病理形態学からのCAFスクリーニング】骨髄、脂肪、臓器由来の様々なMSCの細胞ライブラリーと癌細胞を混合培養し、成熟CAFへ分化するCAF progenitor候補を病理形態学的に選別。【B:iCAF遺伝子signature同定】MSC→成熟CAF分化に関わるsignatureをチップ解析で網羅的に炙り出す【C:iPS細胞由来のCAF作製】iPS細胞にCAF分化signatureを導入したiCAFを作製。安定して性質の整ったiCAFを使った癌間質を再現する新しい癌研究システムを構築【D: 膵癌-MSC混合 modelにおける癌細胞上の糖鎖発現解析】レクチンアレイにて糖鎖プロファイリングを行い、癌幹細胞、癌間質幹細胞に特異的な糖鎖を同定する、というプロセスを施行して行く。
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