2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of precision medicine to control the microenvironment in glioma stem cells.
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18K08998
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
阿部 竜也 佐賀大学, 医学部, 教授 (40281216)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増岡 淳 佐賀大学, 医学部, 准教授 (50359949)
中原 由紀子 佐賀大学, 医学部, 講師 (50380770)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 脳腫瘍 / 腫瘍幹細胞 / 分子標的薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
悪性神経膠腫が治療抵抗性を獲得する原因として、さまざまな要因が考えられているが、我々は微小環境、中でも低酸素環境と腫瘍幹細胞に注目し、悪性神経膠腫の患者検体から腫瘍幹細胞株を単離・樹立し、低酸素環境における遺伝子変化を検討した。腫瘍幹細胞は、腫瘍幹細胞は微小環境下で多様性を獲得すること、腫瘍幹細胞が腫瘍微小環境を利用する分子機構などが分かってきた。すなわち、腫瘍幹細胞自身も、ゲノム・エピゲノムに変化を生じ、多分化能のバランスをとり、様々な環境に適応し、腫瘍形成や増殖に深く関わっている。そこで、微小環境における腫瘍幹細胞の多様性獲得機構を解明することは極めて重要であり、それらをターゲットにした治療は新たな分子標的になりうると考えられる。本研究では、多くの腫瘍幹細胞株、特にクエン酸代謝関連酵素であるIDH変異型幹細胞株、K27M異常を有する幹細胞株など用いて、遺伝子異常に基づいた微小環境制御という視点からprecision medicineの開発を目指すことを目的とした。
本研究には膠芽腫細胞株、悪性神経膠腫患者の組織から単離・培養した複数の患者由来腫瘍幹細胞、特にIDH1変異細胞株や脳幹腫瘍患者由来のK27M変異細胞株Saga 027を用いて遺伝子相違による影響を比較検討している。脳腫瘍幹細胞をマウスに移植すると、患者腫瘍の特性を有した組織形態を呈する。組織間で形態変化の特徴を捉え、そのメカニズムについて検討を行っている。なかでも、炎症の関与について検討を行ったところ、脳腫瘍幹細胞を維持するためには、PI３K-NF-κBなどの活性化し、炎症シグナルを惹起し、さまざまなサイトカインケモカインを産生することが分かった。また、臨床で治療抵抗性であるSaga 027細胞について検討したところ、多くの既存の抗がん剤や分子標的薬に対しては、殆ど総ての治療に抵抗性であった。
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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
これまで樹立できた脳腫瘍細胞株や幹細胞株ではIDHの変異のない細胞しか株化できなかったが、共同研究者らとIDH変異のある幹細胞株樹立に成功している。これらの細胞を用いて様々な研究を行っているのに加え、小児脳幹部腫瘍の患者由来のヒストン蛋白K27M遺伝子異常を有する幹細胞株Saga027細胞の樹立にも成功した。そこで、このような背景のもと、患者検体から得られた遺伝子プロファイルの全く異なる脳腫瘍幹細胞を用いて、腫瘍細胞ニッチについて検討し、ゲノム異常に基づいた新規治療法の開発を目指している。現在、脳腫瘍に発現している特定の遺伝子解析を研究室内で行い、悪性度や予後に関与することを見出した。また、その阻害剤を見出し、皮下腫瘍では効果があることを見出した。現在中枢神経移植モデルでの効果を検討中である。また、これらの細胞株や幹細胞株を用いて、飢餓状態における腫瘍細胞の脂質代謝の検討を行っており、米国脳腫瘍学会などで発表し、新規治療法の開発に努めている。現在、これらの成果の一部を纏め学会誌に投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
・腫瘍幹細胞の遺伝子相違が、細胞環境ストレスがゲノム・エピゲノムに及ぼす影響と非対称分裂関連因子についての検討を行う。非対称性分裂に関与する遺伝子として知られているtripatite motif- containing protein 群（TRIM群）の中で、MYCNに関連して報告のあるTRIM32、膠芽腫で報告のあるTRIM3などについて詳細に検討する。細胞株を正常酸素状態（21％ O2）と低酸素状態（１％ O2）で培養する。それぞれの細胞株からmRNA を抽出しqRT-PCRでmRNAの発現量を定量化、蛋白を抽出し、CD133、HIF-1、c-MYC、MYCN、Trim32、Trim3についてWestern blotting を行う。更には、非対称分裂像を蛍光免疫染色（Indirect immunofluorescence法を用いて、fluorescence microscopeにて観察し、分裂機構（使用抗体：γ-Tubulin、Pan-Cadherin、NuMA、DAPI、ODF2）を可視化する。また、メチル化解析を行うとともに、メチル化阻害剤の効果について腫瘍細胞株間の相違を比較検討する。
・腫瘍幹細胞における免疫応答と脳内微小環境変化
脳腫瘍組織には腫瘍浸潤リンパ球やマクロファージの浸潤が観察され、腫瘍の進展や制御に複雑に絡み合っている。近年、腫瘍内多様性が、周囲に浸潤する免疫細胞の多様性を生み出していると報告されている。臨床検体を用いて、複数領域分割解析の統合解析を行うことで、シュミレーションモデルを構築し、多様性の評価を行う。
また、腫瘍幹細胞の栄養飢餓環境における代謝メカニズムの解明と治療効果ついて比較検討を行っており、従来の切り口とは異なった視点での解析や治療法の開発に従事する予定である。
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| Causes of Carryover |
2018年度、物品が安く購入できたため支出が抑えられました。
2019年度、試薬、抗体などの購入に物品費を使用致します。
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[Presentation] BMP4 signaling はGlioma stem-like cell の非対称分裂を誘導し幹細胞性を阻害する2018
Author(s)
高口 素史1,泉 秀樹2,伊藤 寛1,吉岡 史隆1,井上 浩平1,緒方 敦之1,高瀬 幸徳1,下川 尚子1,中原 由紀子1,増岡 淳1,阿部 竜也1
Organizer
第36回日本脳腫瘍学会学術集会
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[Presentation] 頸動脈プラーク内新生血管のペリサイトと放射線学的プラーク診断の関連性2018
Author(s)
緒方 敦之1,若宮 富浩1,西原 正志2,田中 達也1,3,溝上 泰一朗4,増岡 淳1,中原 由紀子1,下川 尚子1,高瀬 幸徳1,井上 浩平1,吉岡 史隆1,桃﨑 宣明1,坂田 修治4,阿部 竜也1
Organizer
第5回日本心血管脳卒中学会学術集会
