空間的トランスクリプトミクスによる食道癌微小環境の遺伝子発現マッピング

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09080
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 井上 重隆 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (00529802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 白羽根 健吾 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (10529803) ; 岩本 千佳 九州大学, 大学病院, 特任助教 (10752842) ; 大内田 研宙 九州大学, 大学病院, 講師 (20452708)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 空間的トランスクリプトーム / Visium / シングルセル解析 / 食道癌 / 腫瘍微小環境

Outline of Annual Research Achievements

癌の浸潤・転移機構に関して、腫瘍微小環境を構成する様々な種類の細胞の相互作用が重要な役割を果たしていることが示唆されており、近年その解明の一助としてシングルセル解析という手法が発展を見せている。本研究は、新技術である“Visium(10X genomics社)”という、位置情報を維持したままシングルセルレベルに匹敵する高い解像度での解析を用いることで従来の病理形態学と合致させた遺伝子発現地図を作成し腫瘍微小環境における各細胞の機能・相互作用を評価することで微小環境の解明を行うことを目的として開始された。“Visium”の構造としては、スライドガラスにPoly-Aを捕まえるためのオリゴがアレイ状に配置され6.5mm四方のエリアにそれぞれのスポット毎に異なる位置情報が付加された5000個のスポットが存在し、そこに新鮮凍結切片を置き細胞を溶解することでmRNAがキャプチャされ逆転写が行われcDNAが作成される。評価できる範囲は非常に狭いことから、まずは腫瘍部の評価範囲の決定、どのような症例を対象とするか、どの細胞を中心に解析するかの検討を本年度は行った。まずヒト食道癌切除検体に対し免疫染色を用いて微小環境中の細胞、特にTリンパ球やBリンパ球などの免疫細胞についてどのように偏在しているのかを調査すると、免疫細胞は特に腫瘍先進部に多いことがわかった。また化学療法施行の有無で比較すると化学療法施行に伴って腫瘍微小環境中の免疫細胞が増加する可能性が示唆された。腫瘍部で変動している免疫細胞を評価するために、既に当研究室に導入しているシングルセル解析を用いて食道癌における免疫細胞の発現などを詳細に評価したところ、Tリンパ球が化学療法に伴って細胞障害性が増強していることが示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

“Visium”による解析を行う前に、腫瘍部のどの位置に着目するか、どういった症例を対象とするか、どの細胞を中心に解析を行うのかなどの検討を行った。Tリンパ球などの免疫細胞は腫瘍先進部に多いことが判明し、食道癌に対するシングルセル解析では化学療法施行後でTリンパ球などの免疫細胞の機能が低下していることが示唆された。

Strategy for Future Research Activity

本年度で得られた情報を基に、実際に“Visium”を施行し腫瘍先進部の局所の病理学的知見をふまえた上での網羅的な遺伝子発現データ解析を行う。特に、化学療法前後のTリンパ球などの免疫細胞の発現遺伝子の変動や、その周囲の細胞間の相互作用に注目し、解析を行う。
さらにそれらのシークエンスデータをもとに腫瘍の浸潤や転移などに関わる因子を同定された場合には、patient derived organoidやpatient derived xenograftなど作成した上で実証実験を行う。

Causes of Carryover

“Visium”による解析を行う前の検討に時間を要し、研究計画に遅れを生じているため。
次年度はシークエンス受託解析費などに使用する予定である。