Molecular mechanisms of differentiation and metastasis of human gastrointestinal cancer stem cells

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K08970
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 馬場 英司 九州大学, 医学研究院, 教授 (00315475)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 有山 寛 九州大学, 大学病院, 助教 (80713437)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 消化器癌 / 癌幹細胞 / オルガノイド / 上皮間葉転換 / 組織幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヒト消化器癌幹細胞の分化過程、非癌幹細胞の幹細胞性獲得と上皮間葉転換（EMT）の関連などに関わる分子機構の解明により、消化器癌幹細胞自体を標的にした治療法、癌の浸潤、転移を阻害する治療法の開発を目的としている。そのために、まずヒト消化器癌臨床検体（手術検体、癌性胸腹水など）にわずかに含まれる癌幹細胞を分離し、単一癌幹細胞からの安定した培養系を確立、さらにその培養幹細胞の分化とEMTを再現する過程における単一細胞レベルでの遺伝子発現・蛋白発現プロファイルの解析を行った。フローサイトメトリー（FACS）により分離されたヒト大腸癌幹細胞（EpCAM高発現, CD44陽性）を、培養によるオルガノイド形成能、免疫不全マウス移植による腫瘍形成能を幹細胞性の指標として解析した結果、EMT関連分子TWIST1の発現に強く相関して非癌幹細胞が幹細胞性を獲得することを示し、この過程にTGF-betaを介するシグナル伝達が深く関与することを明らかにした（論文投稿中）。
さらに胃癌幹細胞の生成、増殖過程を分子レベルで解明するために、胃手術検体を用いてヒト正常胃組織幹細胞の候補となる細胞集団を効率よく分離し、オルガノイド培養を行い、胃組織幹細胞からの分化過程を蛍光共焦点顕微鏡にて測定した。我々が樹立した最適な培養条件下で、正常胃組織幹細胞は複数の胃粘膜構成細胞に分化することを確認し、さらに特定の遺伝子をCRISPR-Cas9により欠失させると胃印環細胞癌に類似した形態、遺伝子発現傾向を示した。これらの知見は、胃癌幹細胞の起源、および胃癌幹細胞の発生と癌細胞の増殖に強く関わる分子の同定の基盤となり、今後特にびまん型胃癌の新規治療法開発に繋がるものと期待される。

Research Products

• [Journal Article] Colorectal cancer stem cell population consist of heterogeneous cells based on E-cadherin expression with different tumorigenic potential in vivo (2018)
  • Author(s): Tamura S, Isobe T, Ariyama H, Nakano M, Kikushige Y, Takaishi S, Kusaba H, Takenaka K, Ueki T, Nakamura M, Akashi K, Baba E
  • Journal Title: Oncol Rep Volume: 印刷中 Pages: -
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Weight loss during initial chemotherapy predicts survival in patients with advanced gastric cancer (2017)
  • Author(s): Takayoshi K, Uchino K, Nakano M, Ikejiri K, Baba E
  • Journal Title: Nutr Cancer Volume: 69 Pages: 408-415
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Efficacy and safety analysis of oxaliplatin-based chemotherapy for advanced gastric cancer with a prior treatment of cisplatin (2017)
  • Author(s): Inadomi K, Kusaba H, Matsushita Y, Tanaka R, Mitsugi K, Arimizu K, Hirano G, Makiyama A, Ohmura H, Uchino K, Hanamura F, Shibata Y, Kuwayama M, Esaki T, Takayoshi K, Arita S, Ariyama H, Akashi K, Baba E
  • Journal Title: Anticancer Res Volume: 7 Pages: 2663-2671
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Irinotecan monotherapy as third-line or later treatment in advanced gastric cancer (2017)
  • Author(s): Makiyama A, Arimizu K, Hirano G, Makiyama C, Matsushita Y, Shirakawa T, Ohmura H, Komoda M, Uchino K, Inadomi K, Arita S, Ariyama H, Kusaba H, Shinohara Y, Kuwayama M, Kajitani T, Oda H, Esaki T, Akashi K, Baba E
  • Journal Title: Gastric Cancer Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10120-017-0759-9
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス胃組織幹細胞の同定および印環細胞癌発癌マウスモデルの構築 (2017)
  • Author(s): 有山寛、早河翼、馬場英司、赤司浩一、Timothy C. Wang
  • Organizer: 第89回日本胃癌学会総会
• [Presentation] 胃組織幹細胞と印環細胞癌発癌モデルマウス (2017)
  • Author(s): 有山寛、早河翼、馬場英司、赤司浩一、Timothy C. Wang
  • Organizer: 第27回日本サイトメトリー学会学術集会
• [Presentation] 胃印環細胞癌における癌幹細胞とニッチ (2017)
  • Author(s): 有山寛、早河翼、馬場英司、赤司浩一、Timothy C. Wang
  • Organizer: 胃印環細胞癌における癌幹細胞とニッチ
• [Presentation] Tumor infiltrating lymphocytes in malignant ascites predict prognosis of gastrointestinal cancer (2017)
  • Author(s): 第76回日本癌学会学術集会
  • Organizer: 中野倫孝、伊東守、田中吏佐、稲富享子、三ツ木健二、土橋賢司、有山寛、草場仁志、赤司浩一、馬場英司
• [Presentation] 癌性腹水中TILは疲弊マーカーを高頻度で発現する (2017)
  • Author(s): 中野倫孝、伊東守、田中吏佐、稲富享子、三ツ木健二、土橋賢司、有山寛、草場仁志、赤司浩一、馬場英司
  • Organizer: 第15回日本臨床腫瘍学会学術集会
• [Presentation] The risk factors for oxaliplatin-induced thrombocytopenia and neuropathy in advanced gastric cancer (2017)
  • Author(s): Kyoko Inadomi, Hitoshi Kusaba, Akitaka Makiyama, Kenji Mitsugi, Keita Uchino, Shingo Tamura, Yoshihiro Shibata, Taito Esaki, Kenji Tsuchihashi, Shuji Arita, Hiroshi Ariyama, Eishi Baba
  • Organizer: 第90回日本胃癌学会総会