膵癌進展を促す骨髄由来細胞による癌細胞clonalityの選択機序解明とその制御

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K16366
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 岩本 千佳 九州大学, 先端医療イノベーションセンター, 特任助教 (10752842)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 膵癌 / 浸潤

Outline of Annual Research Achievements

腫瘍細胞の増殖・進展には、癌細胞だけでなく周囲の微小環境や癌間質相互作用が重要である。また細胞集団のheterogeneityが発癌や癌進展に関与することが明らかとなってきている。胃癌や乳癌において、骨髄由来細胞と癌細胞の相互作用により、癌細胞の増殖や微小転移巣の形成を促進することが示唆された。膵癌においても複数のクローンからなるheterogeneityが存在するが、癌の悪性度に深く関わるクローンの生存、選択に、癌微小環境構成要素と考えられる骨髄由来細胞の関与が考えられるが、その機序は未だ不明である。本研究では、癌微小環境に着目した骨髄由来細胞と膵癌細胞との相互作用の機序解明に加え、原発巣や転移巣におけるheterogeneousな膵癌細胞の経時的なclonality解明にも焦点をあて、膵癌進展メカニズムを解明する。
まずGFPマウスより骨髄細胞を回収後、前処置を行った膵腫瘍未形成のKPCマウスに移植し、同種移植モデルマウスを作製した。末梢血、骨髄、膵臓、肝臓、血性腹水、腹膜播種などをFCM解析したところ、生着したGFP陽性細胞は、T細胞、NK細胞、単球/マクロファージであることが分かった。主に末梢血や骨髄、腹水で癌幹細胞マーカーであるCD44陽性細胞が確認できた。これは血行性に膵癌が転移していることを示唆していると考える。膵原発巣の免疫組織染色では、腫瘍細胞やADM領域にGFP陽性細胞が確認でき、その分布には偏りがあった。三次元共培養実験により、骨髄由来細胞が癌細胞の浸潤能と遊走能を促進することが確認できた。同時に、膵癌進展時に生じる膵癌細胞のclonality変化の経時的評価を行うため、膵癌細胞がrandomに4色に蛍光する新規KPC Confettiモデルマウスを作製した。膵原発と膵正常組織において、dominantなクローン集団が異なることを確認した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

膵癌進展への骨髄由来細胞の関与とそのメカニズムを解明するために、骨髄細胞をGFPで標識したKPC同種移植モデルマウスを作製した。平成30年度の研究計画である原発巣での癌微小環境を形成する骨髄由来細胞のphenotypeの同定と、膵癌浸潤を先導するリーディング骨髄細胞の同定や機能解析も進めている。さらに、膵癌進展時に生じる膵癌細胞のclonality変化を経時的に評価可能な、膵癌細胞がrandomに蛍光する新規モデルマウスのKPC Confettiマウスの作製も行い、原発巣における病理学的評価も進んでおり、本研究の進捗としてはおおむね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

骨髄由来細胞が膵癌細胞の浸潤能や遊走能を促進する要因因子を同定し、そのメカニズムを明らかにする。また、ヒト膵癌細胞においても同様に骨髄由来細胞が膵癌進展に関与しているかも検討する。

Causes of Carryover

(理由)研究計画はおおむね順調に進展しており、資金を有効に使用できたため。
(使用計画)抗体、培養試薬類、マウス購入費、培養器具等

Research Products

• [Journal Article] Adipose tissue-derived stromal cells are sources of cancer-associated fibroblasts and enhance tumor progression by dense collagen matrix (2019)
  • Author(s): T Okumura, K Ohuchida, S Kibe, C Iwamoto, Y Ando, S Takesue, H Nakayama, T Abe, S Endo, K Koikawa, M Sada, K Horioka, N Mochidome, M Arita, T Moriyama, K Nakata, Y Miyasaka, T Ohtsuka, K Mizumoto, Y Oda, M Hashizume, M Nakamura.
  • Journal Title: International Journal of Cancer Volume: 144 Pages: 1401-1413
  • DOI: 10.1002/ijc.31775
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cancer-associated acinar-to-ductal metaplasia within the invasive front of pancreatic cancer contributes to local invasion. (2019)
  • Author(s): S Kibe, K Ohuchida, Y Ando, S Takesue, H Nakayama, T Abe, S Endo, K Koikawa, T Okumura, C Iwamoto, K Shindo, T Moriyama, K Nakata, Y Miyasaka, M Shimamoto, T Ohtsuka, K Mizumoto, Y Oda, M Nakamura.
  • Journal Title: Cancer Letters Volume: 444 Pages: 70-81
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2018.12.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Postmortem interval estimation using the animal model of postmortem gas volume changes. (2018)
  • Author(s): C Iwamoto, K Ohuchida, M Okumura, Y Usumoto, J Kishimoto, M Murata, N Ikeda, M Hashizume
  • Journal Title: Legal Medicine Volume: 32 Pages: 66-70
  • DOI: 10.1016/j.legalmed.2017.12.010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Basement membrane destruction by pancreatic stellate cells leads to local invasion in pancreatic ductal adenocarcinoma. (2018)
  • Author(s): K Koikawa, K Ohuchida, Y Ando, S Kibe, H Nakayama, S Takesue, S Endo, T Abe, T Okumura, C Iwamoto, T Moriyama, K Nakata, Y Miyasaka, T Ohtsuka, E Nagai, K Mizumoto, M Hashizume, M Nakamura.
  • Journal Title: Cancer Letters Volume: 425 Pages: 65-77
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2018.03.03
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Accumulation and integration of various medical images derived from KPC mice and resected human pancreases. (2019)
  • Author(s): C Iwamoto, K Ohuchida, M Hashizume.
  • Organizer: 5th International Symposium on the Project “Multidisciplinary Computational Anatomy”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of the novel prediction models using 3D-CT reconstructed images. (2019)
  • Author(s): K Shindo, K Ohuchida, C Iwamoto, HR. Roth, M Oda, K Mori, N Ikeda, M Hashizume.
  • Organizer: 5th International Symposium on the Project “Multidisciplinary Computational Anatomy”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] BM-derived Cells Differentiated into Multilineage Hematopoietic Cells Regulate Invasion and Proliferation of Pancreatic Cancer. (2018)
  • Author(s): C Iwamoto, K Ohuchida, T Okumura, K Koikawa, S Takesue, H Nakayama, S Endo, S Kibe, Y Ando, K Shindo, K Nakata, K Miyawaki, M Murata, K Akashi, M Nakamura, M Hashizume.
  • Organizer: Pancreas 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] BM-derived cells recruited to the pancreas constitute the tumor microenvironment and promote invasion of pancreatic cancer. (2018)
  • Author(s): C Iwamoto, K Ohuchida, T Okumura, K Koikawa, S Takesue, H Nakayama, S Endo, S Kibe, Y Ando, K Miyawaki, M Murata, K Akashi, M Nakamura, M Hashizume.
  • Organizer: Digestive Disease Week
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 膵臓に誘導される骨髄由来細胞が癌微小環境を構成し膵癌浸潤を制御する (2018)
  • Author(s): 岩本千佳, 大内田研宙, 武居晋, 肥川和寛, 奥村隆志, 遠藤翔, 仲田興平, 宮脇恒太, 村田正治, 江藤正俊, 赤司浩一, 中村雅史, 橋爪誠.
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Book] 「膵癌組織の病理像とMR像のデジタル画像統合と膵腫瘍微細構造解析」MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY (2019)
  • Author(s): 岩本千佳, 大内田研宙, 橋爪誠
  • Total Pages: 207
  • Publisher: 学術新報社