Preparation of and drug discovery studies by hepatobiliary pancreatic cancer stem cell models derived from organoid and induced pluripotent stem cells

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06457
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 岩崎 良章 岡山大学, 保健管理センター, 教授 (00314667)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笠井 智成 岡山大学, 中性子医療研究センター, 特任准教授 (30530191)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 肝胆膵がん / がん幹細胞 / オルガノイド / 人工多能性幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

マウス人工多能性幹細胞を、マウス胚性線維芽細胞をフィーダーとした培養から無フィーダー培養へと馴化させ、細胞増殖因子および細胞内シグナル伝達阻害剤を用いた培養条件下で内胚葉系の細胞へと分化誘導した。これら分化した細胞を、われわれが確立した人工多能性幹細胞からがん幹細胞モデルを作製する手法（特許第6161828号、特願2015-85851）を用いてがん化誘導した。さらに培養条件を調整して内胚葉系細胞由来のオルガノイドを作製した。また、内胚葉系に分化した細胞を、引き続きシグナル伝達阻害剤により後部前腸から肝・胆管前駆細胞及び膵前駆細胞へと分化誘導し、それぞれの分化段階におけるオルガノイドの作製を試みている。分化した細胞について、細胞の形態及び免疫細胞化学的な性状、更に遺伝子RNAを抽出し発現遺伝子の解析から、分化段階並びに分化細胞の均一性について解析、検討した。
また、マウス肝臓より肝・胆管系前駆細胞を分離して初代培養系細胞を作製し、同様に培養条件を調整してオルガノイドを作製した。このオルガノイドを免疫不全マウスに移植することにより、肝・胆管系前駆細胞オルガノイド由来の腫瘤を維持するマウスモデルの作製を試みている。
肝がん幹細胞由来のアプローチとして、株化肝癌細胞培養系より胚葉体を作製し、この胚葉体からオルガノイドの作製を試みることにより、臨床検体を用いたがん組織に由来するがんオルガノイド作成条件の設定を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

内胚葉系及び肝胆膵への分化誘導後の細胞の分化度及び分化段階の均一性の確認および純度の向上にやや時間を要し、安定したマウスモデルの作製がやや遅れたため。

Strategy for Future Research Activity

条件設定の調整により安定したマウスモデルの作製法を確立し、がん幹細胞の遺伝子発現・ゲノム/エピゲノム解析を進める。株化細胞で確立した手法で、肝胆膵がん組織由来のがん幹細胞オルガノイドを作製し、多能性幹細胞から作製した幹細胞モデルとの生物学・遺伝学的な比較に供する。

Causes of Carryover

動物モデルの作製のための免疫不全マウスの使用数が予定を下回ったためだが、翌年度分と併せた使用数のマウス購入にあてる予定である。

Research Products

• [Journal Article] Metastasis of Cancer Stem Cells Developed in the Microenvironment of Hepatocellular Carcinoma (2019)
  • Author(s): Afify SM, Hassan G, Osman A, Calle AS, Nawara HM, Zahra MH, El-Ghlban S, Mansour H, Alam MJ, Abu Quora HA, Du J, Seno A, Iwasaki Y, Seno M.
  • Journal Title: Bioengineering Volume: 6 Pages: 73
  • DOI: 10.3390/bioengineering6030073
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Method to Convert Stem Cells Into Cancer Stem Cells (2019)
  • Author(s): Afify SM, Chen L, Yan T, Calle AS, Nair N, Murakami C, Zahra MH, Okada N, Iwasaki Y, Seno A, Seno M.
  • Journal Title: Methods Protoc Volume: 2 Pages: 71
  • DOI: 10.3390/mps2030071.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cancer Stem Cell Induction From Mouse Embryonic Stem Cells (2019)
  • Author(s): Seno A, Murakami C, El-Aarag B, Iwasaki Y, Ohara T, Seno M.
  • Journal Title: Oncol Lett Volume: 18 Pages: 2756-2762
  • DOI: 10.3892/ol.2019.10614
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research