2019 Fiscal Year Annual Research Report
Perspective of targeting cancer-associated fibroblasts in non-small-cell lung cancer
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19H03745
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
新谷 康 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (90572983)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南 正人 大阪大学, 医学部附属病院, 准教授 (10240847)
大瀬 尚子 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (10570559)
舟木 壮一郎 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (50464251)
狩野 孝 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (70528455)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 肺癌 / 癌周囲微小環境 / 腫瘍免疫 / 癌関連線維芽細胞 / 上皮間葉移行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固形癌を構成する癌周囲微小環境に着目し、進行肺癌では腫瘍間質に活性化した癌関連線維芽細胞(cancer associated fibroblast; CAF)が増生していることを見出した。また手術侵襲、放射線、抗癌剤、分子標的薬による治療によって腫瘍内にCAFが誘導され、癌細胞の悪性化・癌幹細胞様形質獲得に関与することを明らかにした。近年、CAFによる免疫抑制ネットワークの形成が注目されている。今回、我々が考案した癌周囲微小環境再現モデルを用いて、CAFが癌腫および抗腫瘍免疫応答へ及ぼす影響を明らかにし、CAFを標的とした新たな肺癌治療を考案することを目的に本研究を計画した。
肺切除標本から初代培養によって癌細胞、間質細胞（CAF、免疫細胞）を採取し、我々が考案した三次元共培養系によって細胞同士の接着を誘起した後に分離し、それぞれの細胞から癌進展に関わる遺伝子発現、蛋白発現を解析した。癌細胞では上皮間葉移行（EMT）マーカーの発現が誘導され、またCAFでは線維芽細胞の活性化マーカーに加えてPodoplanin、hyaluronanの発現が上昇することを見出した。一方、免疫細胞はCAFとの接触によってIFN-γ、TNF-α、 IL-2を産生する細胞の割合が減少することを見出し、CAFが腫瘍微小環境内で免疫寛容に関連している可能性が示唆された。また、抗線維化剤Pirfenidone、NintedanibによってCAFの活性化を抑制した場合、およびPodoplanin発現をノックダウンにより抑制した場合に、癌細胞のEMT誘導が抑制され、免疫細胞のサイトカイン分泌能が上昇することが明らかとなった。
薬剤耐性を生じやすい癌細胞に比較して間質細胞を標的とした場合には治療抵抗性を生じにくいと予測され、今後CAFを効率よく制御する薬剤を探索していく方針である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
肺切除標本から初代培養によって癌細胞、間質細胞を得る技術が確立され、順調にサンプル数を増やすことができ、三次元共培養系による細胞解析を行うことができている。現在、癌細胞と間質細胞を同時に接種する肺へのマウス共接種モデルを用いて生体内での癌・間質相互反応をin vivoで再現し、生体内での癌細胞、免疫細胞の動向を解明する予定である。
一方、当初はBispecific T-cell Engager (BiTE)法を用いてT細胞機能解析を行い、より生体に近い状態でT細胞の動向を評価する予定であったが、Single cell RNA-sequence (scRNA-seq) を用いて網羅的に発現を解析できるようになったことから、今後はCAFによる癌細胞、免疫細胞の変化をscRNA-seqによって解明していきたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
手術症例ごとに癌細胞、癌周囲間質細胞、免疫細胞(T細胞)を分離した後に、培養維持、凍結保存が可能な細胞組織バンクを構築し、症例ごとにそれぞれの細胞群をセットで保有できる普遍的な実験系を確立する。
CAFを効率よく制御し癌細胞の悪性化、免疫寛容を抑制する薬剤を探索するため、C-natriuretic peptideなど他の抗線維化剤、Bromodomain and extraterminal [BET]タンパクに対する低分子阻害剤JQ1、ビグアナイド系薬剤MetforminなどによるCAF活性化の抑制効果を検証する。また、ドラッグ・リポジショニング化合物ライブラリー(Prestwick chemical社)を用いて、CAF抑制を誘導する薬剤を探索する予定である。
癌細胞、CAF、免疫細胞による3次元培養系(in vitro)およびマウス共接種モデル(in vivo)を用いて癌周囲微小環境を模倣する細胞混合状態を再現した後に、それぞれの細胞を分離し、Single cell RNA-sequenceによる網羅的遺伝子解析を行い、癌細胞の悪性化、免疫寛容に関連するシグナル伝達経路を明らかにする。
CAFを標的とした治療を化学療法、免疫療法と組み合わせることで、それぞれの治療への相乗効果の検証、および化学療法、免疫療法に対する耐性化を阻害できる可能性を、3次元培養系(in vitro)およびマウス共接種モデル(in vivo)を用いて検証する。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Peripheral T cell cytotoxicity predicts T cell function in the tumor microenvironment.2019
Author(s)
Iwahori K, Shintani Y, Funaki S, Yamamoto Y, Matsumoto M, Yoshida T, Morimoto-Okazawa A, Kawashima A, Sato E, Gottschalk S, Okumura M, Kumanogoh A, Wada H.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 22
Pages: 2336-2347
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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