2019 Fiscal Year Research-status Report
オルガノイドの同所移植マウスモデルを用いた、 ヒト大腸がん転移メカニズムの研究
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18K07217
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| Research Institution | Japanese Foundation for Cancer Research |
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Principal Investigator |
柳沼 克幸 公益財団法人がん研究会, がん研究所 細胞生物部, 研究員 (40182307)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 大腸がん / オルガノイド / 転移モデルマウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は、オルガノイドの同所移植から腫瘍形成に至るマウス実験系と移植手法を確立することができた。同一患者由来の原発巣、肝転移巣、肝再発巣から三種のオルガノイドを調製し、これらのオルガノイドを、超免疫不全(NSG)マウスの直腸粘膜下に同所移植することで腫瘍発生モデルマウスを作製した。結果は、それぞれのオルガノイドの直腸移植巣において、オリジナルの手術標本に類似した組織像を再現できることが示され、マウスモデルの有効性が確認された。さらに、肝再発巣由来のオルガノイドの移植マウスでは、高頻度に肺転移腫瘍形成が見られたのに対して、原発巣由来のオルガノイドを移植したマウスでは、肺を含めた他臓器への転移がほとんど認められない結果が示され、オルガノイドの由来の違いによって腫瘍の転移能に差のあることが示唆された。
次年度は、腫瘍転移に伴う組織像の比較解析を通して、腫瘍発生から転移に至るプロセスの解析を進めた。まず、転移能の異なるオルガノイドを移植した直腸原発巣とその転移巣について、それらの組織像と転移に関係するEMTマーカー発現の特徴を明らかにした。さらに、転移能の低い腫瘍幹細胞は離れた臓器の組織内に播種されるものの、その後の増殖進展がなく腫瘍巣の形成に至らないことが観察された。そこで、組織中に播種された腫瘍細胞の特性を明らかにする目的で、この段階にある腫瘍幹細胞の分離を試み、オルガノイドを樹立することに成功した。このような転移の中間的段階に相当すると推定される腫瘍細胞のオルガノイドを分離できたことは、画期的成果であり、これを移植モデル系に用いることで、さらに詳細な転移プロセスの解明が期待される。
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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
初年度は、計画したモデルマウスの作製を行い、同一患者由来の原発巣、肝転移巣、肝再発巣から三種のオルガノイドを免疫不全マウスの大腸に移植（同所移植）を行なうことで、患者の腫瘍と同様の腫瘍巣が再現される実験系を構築した。移植法としては、直腸反転法と、大腸内視鏡の使用法を採用して、ヒトでの腫瘍形成と転移の過程をより忠実に再現することを試みた。腫瘍形成過程と転移過程は、発光イメージング法を用いて経時的観察を進めた。その結果、原発巣由来オルガノイドの移植モデルマウスでほとんど転移は認められないのに対して、肝再発巣由来のオルガノイド移植モデルマウスでは高頻度に肺転移が認められ、転移能に差のあることが示された。
腫瘍細胞の転移過程には、上皮間葉転換（EMT）が関係するとされることから、次年度には、各オルガノイド由来の原発巣腫瘍と転移巣腫瘍の組織学的解析と、EMT関連マーカーの免疫学的発現解析を行って、転移プロセスにおけるEMTマーカー発現の特徴を明らかにした。さらに、転移能が低いとされる原発巣腫瘍でも、血流を介して遠隔の臓器組織中に、腫瘍細胞の播種が観察されるにもかかわらず、その後の腫瘍巣コロニーの形成が起きにくいことが明らかになった。そこで、播種された腫瘍細胞の特性を明らかにする目的で、この段階の細胞の分離を試みた結果、そのオルガノイドの樹立という画期的な成果が得られた。転移過程の中間段階にあると推定される腫瘍細胞オルガノイドの樹立という新しい解析手法と材料を得たことで、転移プロセスの解析に新たな展開が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
大腸がんの転移メカニズムを探る上で、同一患者の原発巣と転移巣由来のオルガノイドを用いたモデルマウスの実験は、とりわけ有効な情報をもたらす解析手段である。加えて、今年度の研究で、転移先の臓器組織に播種された状態の腫瘍幹細胞から樹立されたオルガノイドは、転移過程の中間的段階に位置する細胞と推定され、転移プロセス解析の画期的な解析手法と解析材料をもたらした。これらのオルガノイド細胞集団の1細胞解析からは、転移の各段階における構成細胞の変化を捉えることが可能になる。さらに、これを用いた移植モデルマウスの実験からは、腫瘍周辺の微小環境との相互作用による、幹細胞マーカーの遺伝子発現パターンの変化と、転移と関連したEMTマーカー発現の免疫組織学的解析から、転移過程にある腫瘍細胞の動態を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
実験の遂行上、多数のオルガノイドの移植実験を順次進めていく計画で、用いる超免疫不全マウスもある程度定期的に購入して実験を行うことにした。また、それに伴って、解析に使用する、高額な組織免疫用抗体等や、in situ hybridization用試薬（RNAscope）の購入も順次必要となるため、それらの支出予定を平均化し、最終年度における支障のない実験遂行に向けて、購入費の確保を考慮した。
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Research Products
(1 results)
