転移を導く臓器特異的リーディングセルの解明と微小転移環境リモデリングの制御

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05418
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 中村 雅史 九州大学, 医学研究院, 教授 (30372741)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 隆生 九州大学, 医学研究院, 准教授 (20372766) ; 大内田 研宙 九州大学, 大学病院, 講師 (20452708) ; 三好 圭 九州大学, 大学病院, 助教 (70755272) ; 江口 大樹 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (90726390)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 膵癌 / 腹膜中皮細胞 / リーディングセル / 癌間質相互作用 / 間質リモデリング

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、転移を導く臓器特異的リーディングセルの解明と微小転移環境リモデリングの制御を目的とする。まず、腹膜播種形成に関わる膵癌細胞（pancreatic cancer cell; PCC）と腹膜中皮細胞（peritoneal mesothelial cell; PMC）との相互作用について検討した。3次元培養腹膜播種モデルにおいて、PCCとPMCとの共培養群ではPCC単独群と比較して有意にコラーゲンゲルへ浸潤し、PMCはコラーゲンゲル内では癌細胞を先導するように浸潤し、コラーゲン線維をリモデリングすることにより、浸潤した細胞に沿って平行な線維方向を増加させた。In vivoにおいて、PCCとPMCとの腹腔内への共移植群において、PCC単独移植群と比較して腹膜播種形成は有意に促進された。以上より癌関連 PMC を標的とする治療は、膵癌患者の予後を改善する可能性があると考えられた。上記内容を学会で発表した。
さらに、膵癌オルガノイドを用いて管状構造をもつ浸潤性膵管癌を再現し、リアルタイムイメージングで基底膜破壊から間質浸潤に至る局所微小浸潤の様子を観察し、その機序を検討した。膵癌オルガノイドは極性をもつ管状構造を呈し、ラミニンα5、コラーゲンⅣで染色される基底膜構造を有していた。ゲル内で、膵癌オルガノイドを膵星細胞と共培養したところ、直接共培養群において基底膜構造、管状構造を失い、ゲル内へ浸潤するオルガノイド数が有意に増加した。さらに、基底膜破壊の前には膵星細胞のオルガノイドへの直接的なコンタクトを認めたため、基底膜破壊・浸潤に膵星細胞が関わっていることが示された。膵星細胞でのMMP2またはMT1-MMPノックダウンは、膵星細胞によるオルガノイドの基底膜破壊を有意に弱め、管腔構造を維持させた。上記内容を学会・論文で発表した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

腹膜播種形成に関わる、膵癌細胞と腹膜中皮細胞との間質相互作用についての研究を行い、癌促進性のある腹膜中皮細胞の役割を見出した。
ヒト膵癌切除組織より、膵癌オルガノイドと膵星細胞を樹立してコラーゲンゲル内で3次元培養を行い、基底膜破壊に膵星細胞が関わっている可能性を見出し、その機序も検討しMMP2、MT1MMPが関わっていることを示した。これらの内容を学会で発表報告し一部論文も発表したため、一定の進捗があったと考える。

Strategy for Future Research Activity

癌細胞浸潤・転移を先導する特異的リーディング間質細胞集団の同定や、特異的リーディング間質細胞の制御による新規膵癌転移制御法の開発を行い、最終的に癌細胞の浸潤・転移を先導するリーディング間質細胞に対する細胞特異的分子標的治療を開発する。

Research Products

• [Journal Article] Basement membrane destruction by pancreatic stellate cells leads to local invasion in pancreatic ductal adenocarcinoma (2018)
  • Author(s): Koikawa Kazuhiro、Ohuchida Kenoki、Ando Yohei、Kibe Shin、Nakayama Hiromichi、Takesue Shin、Endo Sho、Abe Toshiya、Okumura Takashi、Iwamoto Chika、Moriyama Taiki、Nakata Kohei、Miyasaka Yoshihiro、Ohtsuka Takao、Nagai Eishi、Mizumoto Kazuhiro、Hashizume Makoto、Nakamura Masafumi
  • Journal Title: Cancer Letters Volume: 425 Pages: 65～77
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2018.03.031
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 癌関連腹膜中皮細胞は膵癌腹膜播腫形成を促進する (2017)
  • Author(s): 阿部俊也、大内田研宙、肥川和寛、遠藤翔、奥村隆志、森山大樹、仲田興平、宮坂義浩、真鍋達也、大塚隆生、永井英司、水元一博、中村雅史
  • Organizer: 第117回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 膵星細胞が誘導する新たな膵癌局所微小浸潤機序の解明 (2017)
  • Author(s): 肥川和寛、大内田研宙、森山大樹、仲田興平、宮坂義浩、真鍋達也、大塚隆生、永井英司、水元一博、中村雅史
  • Organizer: 第25回日本消化器関連学会週間 第15回日本消化器外科学会大会
• [Presentation] Pancreatic organoids elucidate the new mechanisms of pancreatic cancer local invasion (2017)
  • Author(s): Koikawa K, Ohuchida K, Ando Y, Kibe S, Nakayama H, Takesue S, Yan Z, Abe T, Okumura T, Iwamoto C, Moriyama T, Nakata K, Miyasaka Y, Okabe Y, Ohtsuka T, Mizumoto K, Nakamura M
  • Organizer: The 48th Annual Meeting of The American Pancreatic Association
  • Int'l Joint Research