腸上皮化生を主眼とした消化器がんのスキルス化機構に関する研究

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02791
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 土屋 輝一郎 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 准教授 (40376786)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 守 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (10175127) ; 伴 大輔 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (40376736)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: スキルス癌 / 腸上皮化生 / Atoh1

Outline of Annual Research Achievements

難治性消化器癌の多くは腸上皮化性を介することに着目し、腸上皮分化システムによる悪性形質獲得機構を解析することで、臓器横断的な共通の難治化機構を解明することを目的とする。申請者が独自に解明したIBD付随大腸癌における腸上皮形質とスキルス化・癌幹細胞誘導機構を基盤として、膵癌・バレット食道癌など近年増加している消化器難治癌全般にまで発展させることで、癌難治化を「癌遺伝子」ではなく「癌細胞形質」から繙くことにより新しい共通の難治化機構の同定を試みる。臓器間共通難治化機構の解明はこれまでと異なる機序の治療薬開発のみならず腸上皮化性抑制による発がん予防まで期待できる。具体的には、1）ヒト大腸オルガノイドを用いた腸形質維持スキルスがんモデル構築、2）ヒト消化器がんの腸上皮形質発現によるスキルス化解析を行う。
1）ヒト大腸オルガノイドを用いた腸形質維持スキルスがんモデル構築に関しては、ヒト正常大腸及びIBD病変大腸由来のオルガノイドから長期炎症刺激を行い、体外にてIBD罹病環境を再現することによりIBD発がんまでの経時的な解析を行った。さらに、P53遺伝子変異オルガノイドを作成し、IBD付随大腸癌の再現を試みると共に腸形質維持との関連性を解析した。
2）ヒト消化器がんの腸上皮形質発現によるスキルス化解析に関しては、腸上皮化生を主眼とした消化器癌形質解析を行った。膵癌に関しては、発生母地であるIPMNの腸形質発現機構を明らかにすると共に、膵癌での腸形質発現と悪性度との関連を解析した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

大腸オルガノイドモデルにおいては、Crisper/CAS9システムにてP53変異の導入に成功し、炎症発がんを模倣したモデルの構築は順調に進められている。
膵癌解析においては、倫理審査に承認され外科、病理部の協力のもと手術検体を用いた解析に着手している。さらに膵臓癌細胞株を用いた腸上皮形質誘導にも成功していることから本研究は概ね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

1）ヒト大腸オルガノイドを用いた腸形質維持スキルスがんモデル構築に関しては、正常及びIBD患者由来オルガノイド長期炎症モデル、遺伝子編集モデルの癌化確認。具体的には培地からWntリガンド（Wnt3a, Rspondin-1）を除去しても継続培養が可能か検討する。不可能な場合は、マウスモデルで樹立した方法を用い、GSK3阻害剤を短期間同時刺激し、Wntリガンド非依存性オルガノイドを樹立する。in vitro にてこれまで構築した悪性形質評価法により腸上皮形質・難治化・スキルス化を評価する。また、PDXマウスを樹立しin vivo にて転移能、増殖能を評価すると共に、抗がん剤耐性を評価する予定である。
2）ヒト消化器がんの腸上皮形質発現によるスキルス化解析に関しては、樹立した腸形質動揺膵癌細胞株を用いてマイクロアレイを行い、難治化・スキルス化に関与する遺伝子群を抽出する。具体的には候補遺伝子群を強制発現、欠損された際に難治化に影響するものを抽出する。さらに前年度の病理標本を用いてその分子の発現を確認する。分子発現と患者情報を照合し難治化・予後に関連する因子を同定する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Ubiquitin D is Upregulated by Synergy of Notch Signalling and TNF-α in the Inflamed Intestinal Epithelia of IBD Patients. (2019)
  • Author(s): Ami Kawamoto, Sayaka Nagata, Sho Anzai, Junichi Takahashi, Mao Kawai, Minami Hama, Daichi Nogawa, Kouhei Yamamoto, Reiko Kuno, Kohei Suzuki, Hiromichi Shimizu, Yui Hiraguri, Shiro Yui, Shigeru Oshima, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Kazuo Ohtsuka, Masanobu Kitagawa, Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe
  • Journal Title: J Crohns Colitis Volume: 13 Pages: 495-509
  • DOI: 10.1093/ecco-jcc/jjy180
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A subset of diffuse-type gastric cancer is susceptible to mTOR inhibitors and checkpoint inhibitors. (2019)
  • Author(s): Fukamachi H, Kim SK, Koh J, Lee HS, Sasaki Y, Yamashita K, Nishikawaji T, Shimada S, Akiyama Y, Byeon SJ, Bae DH, Okuno K, Nakagawa M, Tanioka T, Inokuchi M, Kawachi H, Tsuchiya K, Kojima K, Tokino T, Eishi Y, Kim YS, Kim WH, Yuasa Y, Tanaka S
  • Journal Title: J Exp Clin Cancer Res. Volume: 38 Pages: 127
  • DOI: 10.1186/s13046-019-1121-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Establishment of a system to evaluate the therapeutic effect and the dynamics of an investigational drug on ulcerative colitis using human colonic organoids. (2019)
  • Author(s): Nishimura R, Shirasaki T, Tsuchiya K, Miyake Y, Watanabe Y, Hibiya S, Watanabe S, Nakamura T, Watanabe M.
  • Journal Title: J Gastroenterol. Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1007/s00535-018-01540-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Predictors of mucosal healing during induction therapy in patients with acute moderate-to-severe ulcerative colitis. (2018)
  • Author(s): Motobayashi M, Matsuoka K, Takenaka K, Fujii T, Nagahori M, Ohtsuka K, Iwamoto F, Tsuchiya K, Negi M, Eishi Y, Watanabe M.
  • Journal Title: Gastroenterol Hepatol. Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1111/jgh.14565
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single cell analysis of Crohn's disease patient-derived small intestinal organoids reveals disease activity-dependent modification of stem cell properties. (2018)
  • Author(s): Suzuki K, Murano T, Shimizu H, Ito G, Nakata T, Fujii S, Ishibashi F, Kawamoto A, Anzai S, Kuno R, Kuwabara K, Takahashi J, Hama M, Nagata S, Hiraguri Y, Takenaka K, Yui S, Tsuchiya K, Nakamura T, Ohtsuka K, Watanabe M, Okamoto R.
  • Journal Title: J Gastroenterol. Volume: 53 Pages: 1035-1047
  • DOI: 10.1007/s00535-018-1437-3
  • Peer Reviewed
• [Presentation] TP53 mutation in human colonic organoids acquires resistance to in vitro long-term inflammation. (2019)
  • Author(s): Tsuchiya K, Watanabe S, Shirasaki T, Nishimura R, Katsukura N, Hibiya S, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • Organizer: ECCO2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Lesion-specific gene expression in the Epithelial cells of Crohn’s disease by comparing Small intestinal organoids from active and inactive Lesion in the same patient. (2018)
  • Author(s): Hibiya S, Tsuchiya K, Nishimura R, Shirasaki T, Watanabe S, Katsukura N, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • Organizer: UEGW 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tp53 mutation enhances cell proliferation and stemness in human colon epithelial organoids and promotes a resistance against long-term inflammation. (2018)
  • Author(s): Watanabe S, Tsuchiya K, Shirasaki T, Hibiya S, Nishimura S, Katsukura N, Oshima S, Okamoto R, Tetsuya N, Watanabe M
  • Organizer: UEGW 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Human colonic organoid treated with inflammatory factors might mimic the pathophysiology of epithelial cells in ulcerative colitis. (2018)
  • Author(s): Hibiya S, Tsuchiya K, Watanabe S, Nishimura R, Shirasaki T, Oshima S, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • Organizer: DDW 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of lesion-specific epithelial function of ulcerative colitis by comparing colonic organoids from lesion and non-lesion parts of same patients. (2018)
  • Author(s): Shirasaki T, Tsuchiya K, Nishimura R, Watanabe S, Hibiya S, Katsukura N, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • Organizer: DDW 2018
  • Int'l Joint Research