2021 Fiscal Year Research-status Report
The use of 3D cell culture to study the mechanisms underlying aberrant ECM remodeling in pancreatic cancer stroma
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20K16989
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
田中 啓祥 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (20781941)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 膵がん / 細胞外基質 / 線維化 / 三次元培養法 / 線維芽細胞 / 薬物送達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、膵がん間質の線維化組織における線維芽細胞ならびに細胞外基質（ECM）線維の「異常配向」獲得の分子機序を解明することである。膵がんの特徴である間質の顕著な線維化組織において、線維芽細胞ならびにCollagenやFibronectinなどのECM線維は異常な配向・構築を示す。こうしたECM異常が、膵がん組織の硬化を来し、病態進展および治療抵抗性獲得に寄与することが明らかとなってきている。しかし、細胞ならびにECM線維の異常配向の獲得機序は、従来の実験モデルでは詳細な分子機序の解析が困難であり、詳細が不明である。これまで本研究では、研究代表者が独自に確立した立体培養法を応用したin vitro線維化モデル（Biomaterials 2019）を用い、ECM要素の配向獲得に寄与するシグナル経路の解析を行ってきた。さらに、当初計画における膵がん由来線維芽細胞単独で構築したin vitro線維化モデルの利用のみならず、膵がん細胞と正常線維芽細胞との三次元共培養系をも確立し、正常な線維芽細胞が膵がん細胞との共培養を通じ異常ECM構築を獲得する過程のin vitroでの再現にも成功してきた（Biomaterials 2020）。令和三年度は、ECMの異常配向獲得に関わるECM受容体の探索を行い、さらに細胞内シグナル伝達機序の解析を進めた。また、こうして明らかとなってきた異常シグナル伝達を標的化することで、線維化組織中の薬物送達を改善しうることを見出した（manuscript in preparation）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画において、令和三年度には、１）各種ECM受容体の寄与の評価、２）ECM受容体下流における細胞内シグナル伝達機序の解析を行うことを予定しており、いずれも順調に進展している。実際、標的化することにより、異常ECM構築を正常化しうるECM受容体標的の同定に成功し、その下流シグナル伝達機序の解析も進んでいる（manuscript in preparation）。令和二年度より着手していたECMプローブを用いた解析については、詳細な検討の結果、結合特異性等に課題があることが発覚し進捗がやや遅れているが、別のプローブの利用を検討することで打開を図っている。以上とは別に、当初計画では予定していなかった展開もあった。一つには、令和二年度に確立に成功した膵がん細胞と正常線維芽細胞との三次元共培養系（Biomaterials 2020）を用いた解析である。三次元共培養系の利用により、膵がん細胞と線維芽細胞との相互作用によるシグナル伝達のECM異常構築への寄与の評価が可能となっている。さらには、ECM異常構築に関わるシグナル伝達経路の標的化により、線維化組織中の薬物送達効率を改善しうることを見出しつつあり、ECM異常構築の治療的意義を明らかにしうると期待される。以上のように、当初計画の目標はおおよそクリアしており、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和四年度は、令和三年度までに見出しているECM受容体ならびにその下流シグナル伝達経路の、ECM異常構築への寄与をより詳細に解析していく。当初計画の膵がん由来線維芽細胞単独でのin vitro線維化モデルのみならず、新たに確立した膵がん細胞＋正常線維芽細胞の新規三次元共培養系で並行して解析を行うことで、より確かな知見を得る。以上を通じ、本研究の目的である、膵がん線維化組織におけるECM異常構築機序を明らかにするとともに、薬物送達への影響も評価することでECM異常構築の治療的意義を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
当初計画において想定していたより、ECM異常構築の下流シグナル解析が順調に進捗した。また、今年度もコロナ禍により、研究活動が制限された時期があったのに加え、コロナ禍における保育園の臨時休園等による影響もあった。以上の複合的な理由により、次年度使用が生じた。研究経費は当初計画に沿ってECM構築異常の解析に必要な三次元培養系の構築および分子機序の解析のための各種siRNAや小分子阻害剤の購入などに効果的に使用し、引き続き効率的に研究を推進していく予定である。
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