2019 Fiscal Year Annual Research Report
ヒト肉腫幹細胞とオルガノイドモデルを用いた肉腫進展・転移メカニズムの解明
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19H03778
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
松峯 昭彦 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (00335118)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋山 徹 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任教授 (70150745)
林 寛敦 東京大学, 定量生命科学研究所, 特任助教 (30583215)
出淵 雄哉 福井大学, 学術研究院医学系部門(附属病院部), 医員 (20795041)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 肉腫 / 肉腫幹細胞 / オルガノイド / 肺転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
肉腫患者の生命予後は、抗がん剤治療の導入により改善したが、40%の症例は多発肺転移を来し、それらに有効な治療薬の研究開発が進んでいない。肉腫は希少疾患であり、多数の臨床サンプルを用いた解析が困難であるうえに、肉腫細胞をとりまく微小環境が重要であり、これらは、単層培養では再現できないことが問題である。
近年、「自己複製能」と「多分化能」「薬剤抵抗性」などの性質を有する“がん幹細胞”の存在が明らかとなっている。肉腫においてもいくつかの報告はあるが、科学的根拠に根ざした報告は少ない。肉腫の発生・進展、転移のメカニズムを解明し、治療薬を開発するためには肉腫幹細胞の分離・同定が必要である。
一方、多能性幹細胞や生検サンプルからの細胞を利用したオルガノイド研究が盛んになってきた。オルガノイドモデルは、細胞を３次元培養することにより得られる人為的に創出された組織体であり、解剖学的・機能的に生体に近い特徴を示す。肉腫治療薬の開発のためには、肉腫の微小環境を再現した3次元肉腫オルガノイドモデルの確立が必要である。骨肉腫幹細胞から誘導した骨肉腫オルガノイドを用いて、骨肉腫の進展・肺転移成立のメカニズムを明らかにすることを計画した。
本年度はマウス肉腫細胞株LM8から骨肉腫幹細胞と考えられる細胞集団を分離した。この細胞集団の遺伝子発現解析を行ったところ、Oct3/4, CD133、Nanogなど幹細胞マーカー遺伝子が強く発現することが確認できた。また、ニッチ刺激因子（IGF-2, BMP, FGF）で刺激したところ、骨形成を伴いつつ骨肉腫様に分化することが明らかとなった。さらに、この骨肉腫幹細胞100細胞をマウス背部皮下に移植したところ、少ない細胞数にもかかわらず、腫瘤を形成することがわかった。以上のことから我々は、骨肉腫幹細胞を同定できたと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ヒト肉腫から採取した臨床検体を用いて研究を開始した。しかし、臨床検体での細胞の状態が不安定であったため、幹細胞の同定がうまく進まなかった。そのため、もともと平行して行う予定であったマウス骨肉腫細胞：LM8を用いた幹細胞樹立に研究を切り替えた。LM8ではほぼ想定通りの研究を進めることができた。現在、最初の目標に立ち返ってヒト検体を用いた研究を開始している。マウス肉腫細胞での研究を土台にして行っているので、今度は順調に進んでいるが、スタートが遅れてしまった分、現在でもやや遅れてしまった状況である。マウス骨肉腫細胞での研究を少し先行させながら、ヒト肉腫臨床検体からオルガノイドの形成に持って行きたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒト検体を用いた研究が遅れていることは、前述したが、マウス肉腫細胞株での研究が比較的順調に進行しているので、最初の目標に立ち返ってヒト検体を用いた研究を再度開始している。マウス肉腫細胞での経験を踏まえて、ヒト臨床検体からの肉腫幹細胞の分離は遂行できるものと思われる。また、マウス骨肉腫細胞での骨肉腫幹細胞樹立の目処は立ったが、オルガノイド形成を確認するところまでは進んでいない。さらに、マウス骨肉腫細胞での研究を少し先行させながら、ヒト臨床検体においても、オルガノイド形成を成功させたいと考えている。骨肉腫幹細胞から誘導した骨肉腫オルガノイドを用いて、骨肉腫の進展・肺転移成立のメカニズムを明らかにするとともに、治療薬の開発を行うことがこの研究の目的であるので、慎重に研究を進めていきたい。
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