膵癌PDXライブラリ-を用いたシングルセル解析による腫瘍内治療抵抗不均一性の解明

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03732
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 中村 雅史 九州大学, 医学研究院, 教授 (30372741)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仲田 興平 九州大学, 大学病院, 講師 (30419569) ; 宮坂 義浩 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (40507795) ; 藤田 逸人 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (40611281)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 膵癌 / PDX / シングルセル解析 / 治療抵抗性 / 腫瘍内不均一性

Outline of Annual Research Achievements

膵癌は予後が極めて不良な固形腫瘍であるが、その理由として腫瘍微小環境を構成する特別な細胞集団が治療抵抗性に寄与しているためと考えられている。本研究は、膵癌の治療抵抗性、特に抗癌剤耐性や再発・転移に強く関わる悪性度の高い癌細胞集団の存在やその特性を解明するために、機能的なheterogeneityを保持した患者腫瘍組織移植（patient-derived xenograft:PDX）モデルやヒト膵癌オルガノイドを作成することで、腫瘍内の多様な細胞集団を再現する。さらにそれらを単一細胞レベルで網羅的遺伝子発現解析を行い細胞集団ごとの機能的分類などを同定することで新たな治療戦略を確立することを目的に開始された。
本年度は、ヒト膵癌PDXモデルライブラリーの作成とヒト原発巣との相同性の確認を行った。外科的に切除した新鮮な膵癌組織を小切片に切離し超免疫不全マウス（Cg-Prkdc(scid)Il2rg(tm1Wj1)/SzJ:NSG）へ皮下移植することでPDXマウスモデルを作成した。これまで、6例の膵癌患者より採取した腫瘍組織片を用いたPDXモデルの樹立に成功することができた。さらにそれらを用いた二次移植を既に開始している。また同時にヒト膵癌組織を用いた膵癌オルガノイドに関しても10例程度の樹立が完了した。PDXモデルと実際のヒト膵癌組織の微小環境の相同性の確認のため、それぞれを単一細胞化し、フローサイトメトリ―を行い各細胞集団、特にTリンパ球やBリンパ球、樹状細胞などの免疫細胞の割合について解析を開始し比較検討を行っている。一方で、同様の手法を用いたヒト食道癌組織を用いたPDXマウスモデルも4例樹立することに成功し、こちらも二次移植を開始している。以上によりPDXマウスモデルの作製に関するプロトコール・手法に関して確立することができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

6例のヒト膵癌組織を用いたPDXマウスモデルの作製が完了した。現在二次移植を既に開始している。また膵癌オルガノイドも10例程度樹立に成功した。同様の手法でヒト食道癌組織を用いたPDXマウスモデルも4例樹立することができ、PDXマウスモデルの作製に関するプロトコール・手法を確立することができた。

Strategy for Future Research Activity

二次移植が完了しPDXライブラリーの樹立が出来次第、シングルセル解析に取り掛かる。
ヒト膵癌切除組織とPDXライブラリーに対しシングルセル解析を行い、細胞毎の特異的遺伝子発現を参考にして細胞集団のクラスタリングを行う。さらにそのクラスター内での単一細胞レベルの発現変動遺伝子に着目することで細かいsubpopulationに分類する。それらの機能的解析を行い、それぞれのsubpopulationが転移や播種、薬剤感受性や抵抗性などにいかに関与しているかを評価する。