Revealing cancer-cell evolution and intra-tumor heterogeneity by single-cell genome and transcriptome analysis

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K06916
• Research Institution: National Cancer Center Japan
• Principal Investigator: 加藤 護 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 部門長 (40391916)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 筆宝 義隆 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 客員研究員 (30359632) ; 新井 康仁 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 主任研究員 (80222727)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: がんゲノム / 一細胞シークエンス / 腫瘍内多様性

Outline of Annual Research Achievements

最終年度においては、前年度に取得された正常組織、および皮下導入直前より前の時刻における組織のバルクDNA/RNA シークエンスデータの解析、さらに一細胞RNAシークエンスデータのPCA解析, 多様性解析、ヒートマップ解析、さらに細胞周期や上皮－間葉系などに関わる遺伝子のPCA 解析を行った。一細胞DNA シークエンスデータについては、多様性解析を行った。こうした結果を論文にまとめ、原稿を書き上げる作業を行った。

全体を振り返って、マウスの大腸がん再構成系において、皮下導入直前・直後でDNA の多様性は減少するにもかかわらず、RNA の多様性は増大するという、DNA/RNA 一細胞シークエンスによって初めて分かる興味深い結果を得た。さらに、RNA での多様性の増加は、２つの新しいがん細胞分集団が発生したことと対応していた。これら２つの分集団には、細胞周期や上皮－間葉系、さらに幹細胞に関する遺伝子発現が異なるという特徴があり、それが時刻とともに変わっていくダイナミクスを解明することが出来た。しかもこれらの解析が示唆する結果が、似た発現パタンを分析することによって、ヒトの大腸がんのある臨床項目と関連していることも発見され、その上さらに、このダイナミクスとmetastatic colonization との関連も示唆され、上記の発見が臨床的にも意義のあることが分かった。これらの結果は論文にまとめられ、現在投稿中である。

Research Products

• [Journal Article] Epigenetic landscape influences the liver cancer genome architecture. (2018)
  • Author(s): Hama N, Totoki Y, Miura F, Tatsuno K, Saito-Adachi M, Nakamura H, Arai Y, Hosoda F, Urushidate T, Ohashi S, Mukai W, Hiraoka N, Aburatani H, Ito T, Shibata T.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 9 Pages: －
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SET/PP2A/E2F1 Axis Enhances Gastric Cancer Cell Stemness (2018)
  • Author(s): Enjoji S, Yabe R, Tsuji S, Yoshimura K, Kawasaki H, Sakurai M, Sakai Y, Takenouchi H, Yoshino S, Hazama S, Nagano H, Oshima H, Oshima M, Vitek M, Matsuura T, Hippo Y, Usui T, Ohama T, and Sato K.
  • Journal Title: Mol. Cancer. Res Volume: 16 Pages: 554-563
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sweepstake evolution revealed by population-genetic analysis of copy-number alterations in single genomes of breast cancer (2017)
  • Author(s): Mamoru Kato, Daniel A. Vasco, Ryuichi Sugino, Daichi Narushima, and Alexander Krasnitz
  • Journal Title: Royal Society Open Science Volume: 4 Pages: －
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ex vivo model of non-small cell lung cancer using mouse lung epithelial cells. (2017)
  • Author(s): Sato T, Morita M, Tanaka R, Inoue Y, Nomura M, Sakamoto Y, Miura K, Ito S, Sato I, Tanaka N, Abe, Takahashi S, Kawai M, Sato M, Hippo Y, Shima H, Okada Y and Tanuma N.
  • Journal Title: Oncology Lett. Volume: 14 Pages: 6863-6868
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Single-cell sequencing combined with mathematical approaches reveals the generative processes of intra-tumor heterogeneity (2017)
  • Author(s): Mamoru Kato
  • Organizer: NGS Field Meeting
  • Invited
• [Presentation] オルガノイド移植モデルおよびPDXによる胆道・膵管発がん再構成 (2017)
  • Author(s): 筆宝 義隆
  • Organizer: 第76回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 3次元オルガノイド培養のがん研究への応用 (2017)
  • Author(s): 筆宝 義隆
  • Organizer: 第26回日本癌病態治療研究会
• [Presentation] オルガノイドを用いた発がん過程のin vitro再構成 (2017)
  • Author(s): 筆宝 義隆
  • Organizer: 第58回日本臨床細胞学会総会春季大会
  • Invited
• [Remarks] 一細胞シークエンスと数理解析による、腫瘍内不均質性とがん細胞進化の解明
  • URL: https://www.ncc.go.jp/jp/ri/department/bioinformatics/project/020/index.html