Establishment of an artificial osteosarcoma stem cell line by transduction of defined factors with with iPS cell technology

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K09031
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 河本 旭哉 神戸大学, 医学研究科, 特命講師 (30420558)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 仁美 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (40437489) ; 深瀬 直政 神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (60579324) [Withdrawn] ; 秋末 敏宏 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (90379363) ; 青井 貴之 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 教授 (00546997) ; 川上 洋平 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (50626570)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 骨肉腫 / がん幹細胞 / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

がん幹細胞はがんの化学療法抵抗性や再発・転移に関与していると考えられているが，腫瘍組織内に少数しか存在しないため採取が困難であり，研究を難しいものにしている．近年いくつかのがん種において，特定の因子を導入することでがん幹細胞様細胞が誘導しうることが報告されている．骨原発の悪性腫瘍である骨肉腫は希少がんであり，幹細胞研究は進んでいない．本研究の目的は，iPS細胞作製技術を応用して幹細胞の性質を併せ持つ骨肉腫幹細胞を作製し，その性質について検討することである．
ヒト骨肉腫細胞株MG-63にレトロウイルスベクターでOCT3/4・KLF4・SOX2を導入(MG-OKS株)，またコントロールとしてGFPを導入(MG-GFP株)して細胞を作製した．幹細胞表面マーカー(CD24・CD26・CD133)の発現量，細胞増殖能，薬剤耐性能，細胞遊走能を評価し，また骨分化能として，骨形成能とアルカリフォスファターゼ活性を評価した．さらにIn vivo腫瘍形成能をヌードマウス皮下移植モデルを用いて行い，形成された腫瘍の組織学的評価とKi-67・Osteocalcin・HIF1-αの発現についても検討した．
結果，MG-OKS株において幹細胞表面マーカーの発現上昇，細胞増殖速度低下，薬剤耐性能及び遊走能の増強，骨形成能の上昇を認めた．さらにIn vivoでの腫瘍形成能の増強，腫瘍組織内のKi-67・Osteocalcin・HIF1-αの発現上昇を認め，MG-OKS細胞が親細胞である骨肉腫の性質と共に，がん幹細胞の特性を併せ持っていることが示唆された．
本研究の結果から，骨肉腫細胞に特定因子を導入することでがん幹細胞の特性を獲得し得ることが明らかとなった．骨肉腫の新たな病態理解や治療標的分子の同定，それに基づく新規治療開発が展開することが期待される．

Research Products

• [Journal Article] Surgical outcomes of metastatic bone tumors in the extremities (Surgical outcomes of bone metastases) (2021)
  • Author(s): Hara H, Sakai Y, Kawamoto T, Fukase N, Kawakami Y, Takemori T, Fujiwara S, Kitayama K, Yahiro S, Miyamoto T, Kakutani K, Niikura T, Miyawaki D, Okada T, Sakashita A, Imamura Y, Sasaki R, Kizawa Y, Minami H, Matsumoto T, Matsushita T, Kuroda R, Akisue T
  • Journal Title: Journal of Bone Oncology Volume: 27 Pages: 100352～100352
  • DOI: 10.1016/j.jbo.2021.100352
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clinical Outcome of the Patients With Brain Metastasis from Soft Tissue Sarcomas (2021)
  • Author(s): Takemori T, Kawamoto T, Morishita M, Hara H, Fukase N, Kawakami Y, Fujiwara S, Kitayama K, Yahiro S, Miyamoto T, Fujimoto T, Fujita I, Mifune Y, Hoshino Y, Kakutani K, Matsumoto T, Matsushita T, Niikura T, Kuroda R, Akisue T
  • Journal Title: Anticancer Research Volume: 41 Pages: 1027～1034
  • DOI: 10.21873/anticanres.14858
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acquisition of cancer stem cell properties in osteosarcoma cells by defined factors (2020)
  • Author(s): Fujiwara S, Kawamoto T, Kawakami Y, Koterazawa Y, Hara H, Takemori T, Kitayama K, Yahiro S, Kakutani K, Matsumoto T, Matsushita T, Niikura T, Koyanagi-Aoi M, Aoi T, Kuroda R, Akisue T
  • Journal Title: Stem Cell Research & Therapy Volume: 11 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s13287-020-01944-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prognostic influence of the treatment approach for pulmonary metastasis in patients with soft tissue sarcoma (2020)
  • Author(s): Kawamoto Teruya、Hara Hitomi、Morishita Masayuki、Fukase Naomasa、Kawakami Yohei、Takemori Toshiyuki、Fujiwara Shuichi、Kitayama Kazumichi、Yahiro Shunsuke、Miyamoto Tomohiro、Fujimoto Takuya、Fujita Ikuo、Kakutani Kenichiro、Matsumoto Tomoyuki、Matsushita Takehiko、Niikura Takahiro、Kuroda Ryosuke、Akisue Toshihiro
  • Journal Title: Clinical & Experimental Metastasis Volume: 37 Pages: 509～517
  • DOI: 10.1007/s10585-020-10038-y
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Identification Of Associated MicroRNAs In Bone Destruction By Breast Cancer Metastasis. (2021)
  • Author(s): Kitayama K, Kawamoto T, Hara H, Fukase N, Kawakami Y, Takemori T, Fujiwara S, Yahiro S, Miyamoto T, Kuroda R, Akisue T.
  • Organizer: 67th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of Dormant Cells in Ewing sarcoma. (2021)
  • Author(s): Yahiro S, Kawamoto T, Hara H, Kawakami Y, Takemori T, Fujiwara S, Kitayama K, Miyamoto T, Aoi T, Koyanagi-Aoi T, Kuroda R, Akisue T.
  • Organizer: 67th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A New Method to Generate Osteosarcoma Cells with Cancer Stem Cell Properties by Reprogramming Factors. (2020)
  • Author(s): Fujiwara S, Kawamoto T, Hara H, Kawakami Y, Kitayama K, Yahiro S, Aoi T, Kuroda R, Akisue T.
  • Organizer: 66th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification Of Associated MicroRNAs In Bone Destruction By Breast Cancer Metastasis. (2020)
  • Author(s): Kitayama K, Kawamoto T, Hara H, Fukase N, Kawakami Y, Takemori T, Fujiwara S, Yahiro S, Kuroda R, Akisue T.
  • Organizer: 66th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨肉腫細胞における特定因子導入を用いたがん幹細胞特性の獲得 (2020)
  • Author(s): 藤原周一, 河本旭哉, 川上洋平, 小寺澤康文, 原仁美, 竹森俊幸, 北山和道, 八尋俊輔, 青井貴之, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • Organizer: 第53回日本整形外科骨・軟部腫瘍学術集会
• [Presentation] がん骨転移における骨破壊に寄与するmiRNAの探索 (2020)
  • Author(s): 北山和道, 河本旭哉, 原仁美, 深瀬直政, 川上洋平, 竹森俊幸, 藤原周一, 八尋俊輔, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • Organizer: 第53回日本整形外科骨・軟部腫瘍学術集会
• [Presentation] 骨肉腫細胞における特定因子導入を用いたがん幹細胞特性の獲得 (2020)
  • Author(s): 藤原周一, 河本旭哉, 川上洋平, 小寺澤康文, 原仁美, 竹森俊幸, 北山和道, 八尋俊輔, 青井貴之, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • Organizer: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会
• [Presentation] 乳癌骨転移における骨破壊に寄与するmiRNAの探索 (2020)
  • Author(s): 北山和道, 河本旭哉, 原仁美, 深瀬直政, 川上洋平, 竹森俊幸, 藤原周一, 八尋俊輔, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • Organizer: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会
• [Presentation] Ewing肉腫におけるcellular dormancyの同定とその特性の探索 (2020)
  • Author(s): 八尋俊輔, 河本旭哉, 川上洋平, 原仁美, 竹森俊幸, 藤原周一, 北山和道, 宮本智弘, 青井貴之, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • Organizer: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会
• [Presentation] Antitumor effect of LAT1 inhibition on clear cell sarcoma cells. (2020)
  • Author(s): Morishita M, Fujimoto T, Kawamoto T, Akisue T, Fujita I, Takemori T, Fujiwara S, Kitayama K, Yahiro S, Miyamoto T, Kawakami Y, Fukase N, Hara H, Kuroda R.
  • Organizer: 2020 The Connective Tissue Oncology Society Annual Meeting
  • Int'l Joint Research