2022 Fiscal Year Research-status Report
マウスモデルと臨床材料を用いた大腸がん幹細胞の転移機構の解析
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21K06948
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
柿崎 文彦 京都大学, 医学研究科, 助教 (00609076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武藤 誠 公益財団法人田附興風会, 医学研究所, 所長 (70281714)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | がん幹細胞 / 転移 / 大腸がん / マウスモデル / TRIO |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大腸がんは死亡率が高いがんの一つであり、大腸がんの死因の殆どは遠隔臓器への転移によるため、その機序解明及び治療法の確立が急務である。本研究では患者由来の大腸がん幹細胞を用いて分子的な解析を進めることで、臨床例での機序の解明と治療標的の同定を目的としている。予後不良TRIO(pY2681)陽性大腸がん患者のがん幹細胞株を用いて、がん幹細胞が有する転移機構の解析と、NOTCH-DAB1-TRIO経路シグナル伝達へのクロストーク機構の解析を行う。当初、本研究では6つの実験を計画していた。 (1) 大腸がん患者由来のがん幹細胞株ライブラリーの樹立。(2) 予後不良大腸がん患者由来のがん幹細胞株の選択。 (3) 予後不良大腸がん患者由来の大腸がん幹細胞のトランスクリプトーム解析・遺伝子変異解析・表現型解析。(4) 転移相関マーカーの同定。(5) 転移機能マーカーの同定。(6) 転移阻害薬の同定。
「(4) 転移相関マーカーの解析」 では、予後不良大腸がん患者由来のがん幹細胞の代表的な発現プロファイルと、患者生存に関わるマーカー遺伝子群が得られ、そのマーカー遺伝子群が大腸がん患者の全生存期間・無再発/無増悪生存期間・無病生存期間等に負もしくは正の相関を示す予後マーカーであることを見出した。そしてこれらのマーカーの臨床応用が想定されたので特許を出願した。
「(5) 転移機能マーカーの解析」では、肝転移を抑制する4つの候補遺伝子を同定した。これら4つの遺伝子をそれぞれ強制発現させた大腸がん幹細胞を作出し、それを免疫不全マウスの大腸に移植した。予備実験結果では、原発巣は形成されるが、肝転移巣形成がコントロールと比較して抑制された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
現在までに樹立した患者由来大腸がん幹細胞ライブラリー 約200症例の中で、TRIO(pY2681)陽性大腸がん患者由来のがん幹細胞を９割含む57株のデータを発見コホートとして解析を展開した。前年度から続けていたトランスクリプトーム解析から転移相関マーカーとして有力な5つの遺伝子群を同定した。500症例を超える2つのデータセットにおいてそれらが全生存期間・無再発/無増悪生存期間等に正もしくは負の相関を示すことを見出した。この知見は臨床的に重要であることが明らかであったため、これらのマーカーを用いた予後診断と化学療法の選択に関する特許を出願した（「大腸がん患者の予後予測方法」特願2022-139428）。同時並行して、この発現解析の結果を論文としてまとめており、論文投稿の準備も進めている。
また、これらの解析の中で、当初に計画していなかった実験をする必要があると判断した。それは現行のスフェロイド培養法における遺伝子発現の均一性を確認する作業であった。一細胞発現解析を行った結果、スフェロイド上皮細胞群はおおよそ単一な細胞集団であり、各細胞において発現状態がほぼ均一であることが予想された。Uniform Manifold Approximation and Projection (UMAP) 解析において、細胞のクラスタリングに影響する主要な遺伝子発現シグネチャーは細胞周期に関わるものであった。
がん幹細胞が示す転移機構の解析に関しては4つの転移抑制遺伝子群を同定した。それぞれがコードするタンパクは全く異なる機能を有しているが、転移を抑制する表現型はおおよそ類似していた。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度では、本研究計画の終盤の作業を行う。
「(6) 転移阻害薬の同定」においては転移阻害薬の効果を複数の症例に関して、切除不能進行大腸がんマウスモデルを用いて調べる（原発巣を切除せずに解析する）。予備実験データでは少数症例において薬効を確認したが、より多くの症例を用いて確認する。転移阻害薬を投与したがん幹細胞の原発巣を分子病理学的に解析し、転移阻害薬が奏効する患者とそうでない患者を決定する要因を探索し、層別化の可能性を探る。
「(5) 転移機能マーカーの解析」の論文投稿の準備を行う。この解析で見出されたマーカーはカイネース等のタンパク修飾酵素ではないため、「NOTCH-DAB1-TRIOシグナル伝達へのクロストーク」に関しては直接影響する可能性は低く、もし存在するとすれば間接的な影響が考えられた。このことから、更に転移機能マーカーの関連タンパクに関しても調査を進めたい。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、元々は次年度から前倒し請求した額であるので、当初の使用計画と大きな変更は生じない。（当該年度に前倒し請求した理由は、昨今高額化した論文投稿料の不足分を補うためであったが、論文受理が年度内に間に合わなかったという経緯から次年度使用額が生じた。）
次(最終)年度は本研究の終盤~15%を占める転移阻害薬感受性実験を行う。これまでの動物実験により既に転移を抑える薬剤の候補を同定している。4つの転移機能マーカーに関しては、研究課題の革新をなす学術的な問いの「NOTCH-DAB1-TRIOシグナル伝達へのクロストーク」に関わる標的であるかどうかを再評価する予定である。
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Research Products
(2 results)
