膵発がん早期病変を標的とした診断マーカーの新規オルガノイドモデルを用いた探索

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07932
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 泉谷 昌志 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (90532739)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 筆宝 義隆 千葉県がんセンター(研究所), 発がん制御研究部, 部長 (30359632)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 膵がん / 早期診断マーカー / オルガノイドモデル / PanIN / IPMN

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、代表的な難治性固形がんである膵がんの早期発見およびそれによる予後改善を実現するために、膵がん前がん病変(PanINやIPMN)に相当するマウスお よびヒトオルガノイドを用いた膵発がん過程再現モデルを構築・応用し、従来は困難の多かった膵がん前がん病変を解析対象とし、効率的に真に有用なヒ ト膵がんの早期診断マーカーを探索することを目的とする。初年度は、本研究の基礎となる、マウス膵発がんモデルの検証を行った。マウス膵臓より樹立した正常膵オルガノイ ドに変異Krasやp53 KOなどの変異を導入し、ヌードマウス皮下に移植し腫瘍形成能及び腫瘍を病理学的に評価した。Kras変異単独ではPanINに相当する腫瘍の形成が、Kras変異に加えてp53等の変異を導入した場合により異型度の高い腫瘍の形成が確認された。 前年度までに、このモデルを用いて、腫瘍オルガノイドの増殖抑制効果を有する薬剤のスクリーニングを行うことで、モデルの有用性について検討を行った。マルチウェルプレート上にてKrasG12D;Trp53-/-の膵臓オルガノイドから形成された皮下腫瘍由来の膵臓腫瘍オルガノイドを3次元培養し、これに約400種類の薬剤ライ ブラリーの化合物をスクリーニングした結果、増殖抑制を呈する化合物が複数同定された。これらについて、さらに個別に複数の濃度で再現性・有効性の確認の評価を行った。今年度は、これらについて同じ遺伝子型（Kras/Trp53変異）を有する腸管オルガノイドとの効果の比較をおこなったところ、両者で共通して増殖を抑制する化合物が同定され、由来臓器によらず tissue-agnositc な治療の可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度においても、COVID-19流行に伴う研究活動の停止措置や制限等、あるいはCOVID-19流行に伴う研究業務以外の他の業務の増大にて研究活動への制約が存在した。

Strategy for Future Research Activity

次年度以後については、マウスに加えてヒト検体での検討、ならびに当該モデルで形成された腫瘍の詳細な解析を実施することが考えられる。すなわち、
・ヒト検体:ヒトIPMN患者膵液由来膵管上皮オルガノイドを用い、ウイルスベクターによる膵がん関連する遺伝子の導入ならびにヌードマウス皮下に移植し腫瘍 形成能を検証する。これにより 、IPMNおよびさらに一段階進展した腫瘍に相当するオルガノイドの解析が可能になる。
・膵前がん病変の遺伝子発現解析及び培養上清のプロテオミクス解析:当該モデルで得られたマウスおよびヒトの前がん病変やがん相当オルガノイドから核酸を抽出し、網羅的遺伝子発現解析、次世代シークエンサーを用いたゲノム解析を検討する。さらに、上清中より回収した核酸・タンパクを用いて網羅的発現解析、プロテオミクス解析の実施可能性について検討する。これらの解析結果から早期診断マーカー候補を抽出し、ヒト検体での検討を経て診断マーカーとしての有用性 を検討する方向性が想定される。 また、薬剤ライブラリースクリーニングにより得られた、膵臓腫瘍オルガノイドの増殖抑制効果を有する化合物について、 複数のオルガノイドを用いて再現性の確認あるいは他臓器のオルガノイドとの比較をすすめ、またその作用機序等についての検証も進める。

Causes of Carryover

COVID-19流行に伴う研究計画の遅延にともない、遅延分の研究計画遂行のため次年度使用額が生じた。