2018 Fiscal Year Research-status Report
オルガノイドを用いた胃がん幹細胞の可視化と効果的な治療法の探索
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17K07161
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
村上 和弘 金沢大学, がん進展制御研究所, 助教 (60455368)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | がん幹細胞 / 胃がん / オルガノイド / LGR5 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、我が国においてがんは死亡率トップの病気であり、中でも胃がんは肺がんと並び、がんによる死因の多くを占めている。本研究課題においては、胃がん幹細胞の増殖性・可塑性・分化能を制御する機構を生体外で迅速かつ詳細に解析を行い、それらの知見を基盤にして生体内で胃がんを根絶する真に効果的な治療法を確立することを目的としている。
(1) オルガノイドを用いた胃がん幹細胞の可視化と特性の理解; 本研究計画においては、胃特異的にがんを発症するマウスモデル(Ganマウス)と、胃の幹細胞特異的に緑色蛍光タンパク質(EGFP)を発現するLgr5DTR-EGFPマウスを交配し、得られたマウスの胃よりオルガノイドを樹立することで胃がん幹細胞を可視化し、その存在を明らかにする。また、ヒト胃がん組織より樹立したオルガノイドにおいて、LGR5遺伝子座にEGFPを挿入することでヒト胃がん幹細胞を可視化する。これらの胃がん幹細胞を単離し、分子生物学的解析を通してその特性を理解する。
(2) 遺伝子編集技術を用いた胃がん幹細胞制御機構の解明; これまでに、Ganマウスおよびヒト胃がんより安定的にオルガノイドを樹立し、遺伝子編集を行うことに成功している。本研究では、悪性化胃がんにおいて高発現し、高頻度で変異が見られる遺伝子をマウス/ヒトオルガノイドで発現誘導もしくはノックアウトし、機能的な検証を通して胃がんの悪性化を導く機構を明らかにする。
(3) マウス生体を用いた胃がんの効果的な治療法および抗がん剤の探索; 幹細胞を可視化したヒト胃がんオルガノイドをマウスの生体内に移植し、(1)、(2)で明らかとなる知見を元に、悪性化を導く機構を標的として生体内においてがん幹細胞を攻撃する。がんの再発・転移を防ぐ新規治療法を開発し、既存の抗がん剤を 組み合わせることで、胃がん全体を撲滅できる効果的な治療法の開発に貢献する。
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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
1. オルガノイドを用いた胃がん幹細胞の可視化と特性の理解; FACSを用いて、胃がんオルガノイドよりLGR5-EGFP陽性細胞を回収し、RNA-sequencingによる包括的遺伝子発現解析を行い、LGR5陽性胃正常組織幹細胞および他組織のがん幹細胞の遺伝子発現パターンと比較することで、胃がん幹細胞で特異的に発現する遺伝子を抽出した。
2. 遺伝子編集技術を用いた胃がん幹細胞制御機構の解明; 胃がんの悪性化を導く候補遺伝子を発現させた胃がんオルガノイドの生体内移植、および分子生物学的手法を用いて候補因子の下流調節機構の詳細な解析を行った。胃がん幹細胞の増殖・維持・分化を制御する分子機構の全容解明を試みる一方で、レンチウイルス発現系を用いたCRISPR/Cas9遺伝子欠損スクリーニングの立ち上げを行った。様々な遺伝子が欠損した胃がんオルガノイドを用いて、生体外浸潤アッセイおよびコロニー形成アッセイなどの生体外実験と免疫不全マウスへの移植などの生体内を組み合わせ、新規胃がん悪性化遺伝子の探索を行っている。
3. マウス生体を用いた効果的な治療法および抗がん剤の探索; 2.で明らかになった胃がん幹細胞の増殖能・転移能を制御する機構を標的として、悪性化がんに対する効果的な治療法をマウス生体内において検証する実験系を立ち上げた。具体的には、LGR5陽性細胞を可視化した胃がんオルガノイドで候補遺伝子に条件的欠損変異を導入し、免疫不全マウスの脾臓もしくは胃に接種する。がん組織の増殖と他臓器への転移頻度を指標に、候補因子の条件的欠損がマウス生体内においてがん幹細胞の増殖能・転移能を抑制することを確認する。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. オルガノイドを用いた胃がん幹細胞の可視化と特性の理解; オルガノイドを用いた生体外実験およびマウスへの生体内移植実験を組み合わせ、網羅的な解析により明らかになった胃がん幹細胞の増殖・維持・分化に関わる候補因子の検証を行う。コロニー形成アッセイ、浸潤・遊走アッセイ、Real-time PCRや免疫染色などの実験を通して、LGR5陽性細胞が胃がん幹細胞である可能性を検証し、これまで知られていなかった胃がん幹細胞の特性を理解する。一方で、生体外培養を行ったがん幹細胞のプロファイルが生体内のものと一致するかどうかを確認するために、胃がんマウスモデルの生体内から直接回収したLGR5陽性細胞も含めて解析を行う。
2. 遺伝子編集技術を用いた胃がん幹細胞制御機構の解明; ゲノム編集を行った胃がんオルガノイドと分子生物学的手法を用いて候補因子の下流調節機構を詳細に解析することで、胃がん幹細胞の増殖・維持・分化を制御する分子機構の全容を解明する。一方で、レンチウイルス発現系を用いたCRISPR/Cas9遺伝子欠損スクリーニングと浸潤アッセイおよびコロニー形成アッセイなどの生体外実験と免疫不全マウスへの移植などの生体内を組み合わせ、胃がんの悪性化を導く責任遺伝子の網羅的な探索を行う。
3. マウス生体を用いた効果的な治療法および抗がん剤の探索; 前年度に作製した遺伝子改変胃がんオルガノイドの移植マウスを用いて、新規抗がん剤および既存の抗がん剤との効果的な組み合わせを探索する。がんの増殖・浸潤・転移を抑制しつつ、がん全体を攻撃する新規治療法の確立を目指す。
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[Journal Article] Interleukin 1 Up-regulates MicroRNA 135b to Promote Inflammation-Associated Gastric Carcinogenesis in Mice.2018
Author(s)
Han TS, Voon DC, Oshima H, Nakayama M, Echizen K, Sakai E, Yong ZWE, Murakami K, Yu L, Minamoto T, Ock CY, Jenkins BJ, Kim SJ, Yang HK, Oshima M
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Journal Title
Interleukin 1 Up-regulates MicroRNA 135b to Promote Inflammation-Associated Gastric Carcinogenesis in Mice
Volume: 156
Pages: 1140-1155
DOI
Peer Reviewed
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