変動するヒエラルキーに着目した消化器癌治療法～マウスからヒト可視化モデルへ～

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H04157
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 妹尾 浩 京都大学, 医学研究科, 教授 (90335266)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福田 晃久 京都大学, 医学研究科, 特定病院助教 (70644897)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 癌

Outline of Annual Research Achievements

癌の進展過程では、癌幹細胞を頂点とする階層性と分化・脱分化を生じる可塑性が併存し、癌組織のヒエラルキーがダイナミックに変動する。これまでに研究代表者らは、癌幹細胞特異的マーカーとしてDclk1を報告し、消化器癌の分化・脱分化の制御因子としてSWI/SNF複合体の意義を示してきた。そこで本研究では、（１）階層性を活かし癌幹細胞を標的とする消化器癌治療、（２）可塑性を活かし分化を誘導する消化器癌治療を検討し、（３）両者の意義を生体外培養系と可視化技術を用いたヒト消化器癌で検証することとした。 そのために平成30年度は、（１）申請者らが独自に同定したDclk1陽性の癌幹細胞特異的な因子XおよびYのノックアウトマウスを腸腫瘍モデルマウス等と交配した。マウス腸腫瘍の数はXの欠失により有意な変動を示さなかったが、Yの欠失により少数例の検討ではあるが、有意な減少を認めた。（２）腸腫瘍モデルマウス、膵腫瘍モデルマウス等の消化器癌モデルにおいてSWI/SNF複合体のノックアウトを行い、Brg1やArid1aなどのSWI/SNF複合体の構成因子の機能喪失が、消化器癌幹細胞に与える影響を解析した。その結果、Brg1のノックアウトによりマウスPanIN由来膵腫瘍の形成が抑制されることを示した。（３）大腸癌や膵臓癌など様々なヒト消化器癌臨床検体から、ヒト消化器癌由来３次元スフェロイド培養系を樹立し、バンキングを進めた。さらに癌幹細胞からの細胞系譜解析を可視化するため、様々な creおよびレポーター遺伝子の導入を進めた。 これらの検討により、消化器癌の癌幹細胞動態と可塑性の本態に迫るとともに、ヒト消化器癌のヒエラルキーに着目した新規治療法の開発を目指す基盤が整備された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究計画では、（１）階層性を活かし癌幹細胞を標的とする消化器癌治療、（２）可塑性を活かし分化を誘導する消化器癌治療を検討し、（３）両者の意義を 生体外培養系と可視化技術を用いたヒト消化器癌での検証することを予定していた。 平成30年度には、（１）申請者らが独自に同定したDclk1陽性の癌幹細胞特異的な因子XおよびYのノックアウトマウスを、腸腫瘍モデルマウス等と交配することができた。（２）腸腫瘍モデルマウス、膵腫瘍モデルマウス等の消化器癌モデルにおいてSWI/SNF複合体のノックアウトを行い、Brg1やArid1aなどSWI/SNF複合体の構成因子の変異や機能喪失が消化器癌幹細胞に与える影響の解析を行い、Brg1の欠失がPanIN由来膵癌を抑制することを示すことができた。（３）大腸癌、膵臓癌など様々なヒト消化器癌臨床検体から、ヒト消化器癌由来３次元スフェロイド培養系を樹立し、バンキングを進めることができた。さらに癌幹細胞からの細胞系譜解析を可視化するため、様々なcreおよびレポーター遺伝子の導入も順調に推移している。
したがって、当初計画のタイムテーブルに沿うかたちで、研究はおおむね順調に進展しているものと考える。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度の研究進展に引き続き、（１）階層性を活かし癌幹細胞を標的とする消化器癌治療の検討を、Dclk1陽性癌幹細胞特異的な因子XおよびYのノックアウトマウスにおける腫瘍形成能を解析することで完遂する。（２）可塑性を活かし分化を誘導する消化器癌治療の検証を進めるために、SWI/SNF複合体構成因子ノックアウトマウスの解析を完了する。さらに、Brg1の転写を指標として、Brg1阻害による新規消化器癌治療の具体化を図る。（３）ヒト消化器癌由来3次元スフェロイド培養系バンキングを進めるとともにPDX化を展開し、マウスモデルで得られた消化器癌治療シーズのヒト消化器癌生体外モデルでの薬理薬効評価を目指す。 これら一連の研究を通じて、消化器癌の階層性と可塑性を標的とし、ダイナミックに変動するヒエラルキーに着目した新規消化器癌治療戦略の確立を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Arid1a is essential for intestinal stem cells through Sox9 regulation. (2019)
  • Author(s): Hiramatsu Y, Fukuda A, Ogawa S, Goto N, Ikuta K, Tsuda M, Matsumoto Y, Kimura Y, Yoshioka T, Takada Y, Maruno T, Hanyu Y, Tsuruyama T, Wang Z, Akiyama H, Takaishi S, Miyoshi H, Taketo MM, Chiba T, Seno H.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 116 Pages: 1704-1713
  • DOI: 10.1073/pnas.1804858116.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The BRG1/SOX9 axis is critical for acinar cell-derived pancreatic tumorigenesis. (2018)
  • Author(s): Tsuda M, Fukuda A, Roy N, Hiramatsu Y, Leonhardt L, Kakiuchi N, Hoyer K, Ogawa S, Goto N, Ikuta K, Kimura Y, Matsumoto Y, Takada Y, Yoshioka T, Maruno T, Yamaga Y, Kim GE, Akiyama H, Ogawa S, Wright CV, Saur D, Takaori K, Uemoto S, Hebrok M, Chiba T, Seno H.
  • Journal Title: J Clin Invest. Volume: 128 Pages: 3475-3489
  • DOI: 10.1172/JCI94287.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Gene expression profile of Dclk1+ cells in intestinal tumors. (2018)
  • Author(s): Yamaga Y, Fukuda A, Nakanishi Y, Goto N, Matsumoto Y, Yoshioka T, Maruno T, Chiba T, Seno H.
  • Journal Title: Dig Liver Dis. Volume: 50 Pages: 1353-1361
  • DOI: 10.1016/j.dld.2018.06.011.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ARID1A Maintains Differentiation of Pancreatic Ductal Cells and Inhibits Development of Pancreatic Ductal Adenocarcinoma in Mice. (2018)
  • Author(s): Kimura Y, Fukuda A, Ogawa S, Maruno T, Takada Y, Tsuda M, Hiramatsu Y, Araki O, Nagao M, Yoshikawa T, Ikuta K, Yoshioka T, Wang Z, Akiyama H, Wright CV, Takaori K, Uemoto S, Chiba T, Seno H.
  • Journal Title: Gastroenterology. Volume: 155 Pages: 194-209
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2018.03.039.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemokine CXCL16 mediates acinar cell necrosis in cerulein induced acute pancreatitis in mice. (2018)
  • Author(s): Sakuma Y, Kodama Y, Eguchi T, Uza N, Tsuji Y, Shiokawa M, Maruno T, Kuriyama K, Nishikawa Y, Yamauchi Y, Tsuda M, Ueda T, Matsumori T, Morita T, Tomono T, Kakiuchi N, Mima A, Sogabe Y, Marui S, Kuwada T, Okada A, Watanabe T, Nakase H, Chiba T, Seno H.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 8 Pages: 8829
  • DOI: 10.1038/s41598-018-27200-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nardilysin controls intestinal tumorigenesis through HDAC1/p53-dependent transcriptional regulation. (2018)
  • Author(s): Kanda K, Sakamoto J, Matsumoto Y, Ikuta K, Goto N, Morita Y, Ohno M, Nishi K, Eto K, Kimura Y, Nakanishi Y, Ikegami K, Yoshikawa T, Fukuda A, Kawada K, Sakai Y, Ito A, Yoshida M, Kimura T, Chiba T, Nishi E, Seno H.
  • Journal Title: JCI Insight. Volume: 3 Pages: e91316
  • DOI: 10.1172/jci.insight.91316.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Sox9制御を介した腸幹細胞、腸恒常性維持におけるArid1aの役割について (2018)
  • Author(s): 平松由紀子、福田晃久、妹尾浩
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] The functional role of Eset in exocrine pancreatic regeneration and pancreatic cancer initiation (2018)
  • Author(s): 小川智、福田晃久、津田喬之、後藤規弘、平松由紀子、妹尾浩
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] BRG1/SOX9 axis is critical for acinar cell-derived pancreatic tumorigenesis. (2018)
  • Author(s): 津田喬之、福田晃久、妹尾浩
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Essential role of Arid1a in intestinal stem cell maintenance and homeostasis through Sox9 regulation. (2018)
  • Author(s): Yukio Hiramatsu, Akihisa Fukuda, Hiroshi Seno
  • Organizer: GI Research Academy 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 腸管の正常幹細胞と腫瘍幹細胞におけるHes1の役割 (2018)
  • Author(s): 後藤規弘、福田晃久、妹尾浩
  • Organizer: 第104回日本消化器病学会総会
• [Remarks] 京都大学大学院医学研究科・消化器内科学 研究業績2018年
  • URL: https://www.kuhp.kyoto-u.ac.jp/~gastro/kenkyu/gyoseki.html