Live imaging of human pancreatic cancer stem cell dynamics

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K22619
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 妹尾 浩 京都大学, 医学研究科, 教授 (90335266)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 膵臓 / がん

Outline of Annual Research Achievements

膵がんは罹患数と死亡数が増加の一途をたどる代表的難治がんである。膵がんの病態解明と新規治療法開発を目指し、本研究に先立って研究代表者らは、膵がんでDclk1陽性がん幹細胞から膵がん子孫細胞が供給されること、Dclk1陽性膵がん幹細胞の排除により正常膵に障害なく膵がんが劇的に退縮することをマウスモデルで確認してきた。それらの研究成果に基づいて令和2年度には、ヒト膵がん組織を模倣した生体「内外」実験系を構築し、独自のイメージング・システムにより、DCLK1陽性ヒト膵がん幹細胞の動態を経時的に観察し、治療応用の可能性を探究することとした。具体的には、以下の検討を行い、研究計画に基づいた成果を得た。
（１）ヒト膵がん組織から膵がんオルガノイドを樹立する作業を継続した。それにより、従来から樹立済みのオルガノイドに加え、ヒト膵がんオルガノイド・ライブラリーを充実させることができた。同時にDCLK1陽性膵がん細胞を多く含むオルガノイド系統を絞り込む作業を行った。
（２）上記（１）で絞り込んだヒト膵がんオルガノイド系統にDCLK1-CreERTコンストラクト、レポーターコンストラクトを挿入した。これらオルガノイドに細胞系譜解析と二光子顕微鏡を適用し、DCLK1陽性ヒト膵がん幹細胞が子孫がん細胞を供給する動態を経時的に観察した。これらのマテリアルをゼノグラフトとした場合も同様の動態を観察することができた。
（３）DCLK1陽性膵がん幹細胞に高発現する因子の阻害実験を行ったところ、膵がんオルガノイドの退縮を観察することができた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] DKFZ and DKTK(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: DKFZ and DKTK
• [Journal Article] Visualization of stem cell activity in pancreatic cancer expansion by direct lineage tracing with live imaging. (2021)
  • Author(s): Maruno T, Fukuda A, Goto N, Tsuda M, Ikuta K, Hiramatsu Y, Ogawa S, Nakanishi Y, Yamaga Y, Yoshioka T, Takaori K, Uemoto S, Saur D, Chiba T, Seno H
  • Journal Title: Elife Volume: 10 Pages: e55117
  • DOI: 10.7554/eLife.55117
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SETDB1 Inhibits p53-Mediated Apoptosis and is Required for Formation of Pancreatic Ductal Adenocarcinomas in Mice. (2020)
  • Author(s): Ogawa S, Fukuda A, Matsumoto Y, Hanyu Y, Sono M, Fukunaga Y, Masuda T, Araki O, Nagao M, Yoshikawa T, Goto N, Hiramatsu Y, Tsuda M, Maruno T, Nakanishi Y, Hussein MS, Tsuruyama T, Takaori K, Uemoto S, Seno H
  • Journal Title: Gastroenterology Volume: 159 Pages: 682-696
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2020.04.047
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rb and p53 execute distinct roles in the development of pancreatic neuroendocrine tumors. (2020)
  • Author(s): Yamauchi Y, Kodama Y, Shiokawa M, Kakiuchi N, Marui S, Kuwada T, Sogabe Y, Tomono T, Mima A, Morita T, Matsumori T, Ueda T, Tsuda M, Nishikawa Y, Kuriyama K, Sakuma Y, Ota Y, Maruno T, Uza N, Masuda A, Tatsuoka H, Yabe D, Minamiguchi S, Masui T, Inagaki N, Uemoto S, Chiba T, Seno H
  • Journal Title: Cancer Res Volume: 80 Pages: 3620-3630
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-19-2232
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CXCR4 in tumor epithelial cells mediates desmoplastic reaction in pancreatic ductal adenocarcinoma. (2020)
  • Author(s): Morita T, Kodama Y, Shiokawa M, Kuriyama K, Marui S, Kuwada T, Sogabe Y, Matsumori T, Kakiuchi N, Tomono T, Mima A, Ueda T, Tsuda M, Yamauchi Y, Nishikawa Y, Sakuma Y, Ota Y, Maruno T, Uza N, Nagasawa T, Chiba T, Seno H
  • Journal Title: Cancer Res Volume: 80 Pages: 4058-4070
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-19-2745
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Short educational video to improve the accuracy of colorectal polyp size estimation: Multicenter prospective study. (2020)
  • Author(s): Utsumi T, Horimatsu T, Nishikawa Y, Teramoto A, Hirata D, Iwatate M, Sano Y, Seno H.
  • Journal Title: Dig Endosc Volume: 32 Pages: 1074-1081
  • DOI: 10.1111/den.13638
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hes1 is essential in proliferating ductal cell-mediated development of intrahepatic cholangiocarcinoma. (2020)
  • Author(s): Matsumori T, Kodama Y, Takai A, Shiokawa M, Nishikawa Y, Matsumoto T, Takeda H, Marui S, Okada H, Hirano T, Kuwada T, Sogabe Y, Kakiuchi N, Tomono T, Mima A, Morita T, Ueda T, Tsuda M, Yamauchi Y, Kuriyama K, Sakuma Y, Ota Y, Maruno T, Uza N, Marusawa H, Kageyama R, Chiba T, Seno H
  • Journal Title: Cancer Res Volume: 80 Pages: 5305-5316
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-20-1161
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of the SWI/SNF chromatin remodeling complex in pancreatic ductal adenocarcinoma. (2020)
  • Author(s): Tsuda M, Fukuda A, Kawai M, Araki O, Seno H.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 112 Pages: 490-497
  • DOI: 10.1111/cas.14768
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Bmi1 is required for pancreatic cancer formation through regulating PI3K/AKT pathway in mice. (2020)
  • Author(s): Makoto Sono, Akihisa Fukuda, Motoyuki Tsuda, Hiroshi Seno
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会
• [Presentation] KrasおよびWntシグナルは幽門腺型胆嚢腺腫BilINの形成に重要である (2020)
  • Author(s): 長尾宗政、福田晃久、尾松万悠紀、並川実桜、薗誠、福永裕一、益田朋典、荒木理、吉川貴章、小川智、平松由紀子、津田喬之、丸野貴 久、中西祐貴、妹尾浩
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Brg1, a subunit of the SWI/SNF complex, is critical for growth and metastasis of pancreatic cancer cells in mice. (2020)
  • Author(s): Osamu Araki, Akihisa Fukuda, Motoyuki Tsuda, Hiroshi Seno
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Setdb1 deletion protects against formation of pancreatic ductal adenocarcinoma by inducing p53-mediated apoptosis. (2020)
  • Author(s): Satoshi Ogawa, Akihisa Fukuda, Araki Osamu, Munemasa Nagao, Takaaki Yoshikawa, Yukiko Hiramatsu, Motoyuki Tsuda, Takahisa Maruno, Yuki Nakanishi, Hiroshi Seno
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Intestinal tumor stem cell specific ablation of Brg1 resulted in reduction of intestinal tumors with increased apoptosis. (2020)
  • Author(s): Takaaki Yoshikawa, Akihisa Fukuda, Hiroshi Seno
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会
• [Presentation] KrasおよびWntシグナルは幽門腺型胆嚢腺腫，幽門腺形質をもつBilINの形成に重要である (2020)
  • Author(s): 長尾宗政、福田晃久、妹尾浩
  • Organizer: 第28回日本消化器関連学会週間
• [Presentation] SETDB1 IS REQUIRED FOR FORMATION OF PANCREATIC DUCTAL ADENOCARCINOMA BY INHIBITING APOPTOSIS THROUGH REGULATION OF P53 EXPRESSION. (2020)
  • Author(s): Satoshi Ogawa, Akihisa Fukuda, Araki Osamu, Munemasa Nagao, Takaaki Yoshikawa, Yukiko Hiramatsu, Motoyuki Tsuda, Takahisa Maruno, Yuki Nakanishi, Hiroshi Seno
  • Organizer: 51st Annual Meeting of the American Pancreatic Association
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 京都大学消化器内科ホームページ
  • URL: https://www.kuhp.kyoto-u.ac.jp/~gastro/