2021 Fiscal Year Research-status Report
Organoid-based modeling of gastric carcinogenesis and elucidation of its mechanism
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21K08019
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| Research Institution | Chiba Cancer Center (Research Institute) |
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Principal Investigator |
筆宝 義隆 千葉県がんセンター(研究所), 発がん制御研究部, 部長 (30359632)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸 喜明 千葉県がんセンター(研究所), 発がん研究グループ 発がん制御研究部, 研究員 (30742754)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 胃がん / オルガノイド / 発がん / マウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ピロリ菌感染を背景として発症する胃がんは、世界のがん死亡原因の3番目を占めるなど人類に対する健康上の重大な脅威となっている。ゲノム解析の進展により胃がんで高頻度の遺伝子異常やシグナル経路異常の解明が進んだが、対応する異常を個体レベルで再現した疾患モデルの作成は追いついておらず、発症機構の解明や前臨床モデルの確立には依然として多くの課題が残されている。申請者はこれまでマウス正常オルガノイドへの遺伝子導入と免疫不全マウス皮下への接種を組み合わせた、迅速かつ簡便な「ex vivo発がんモデル」を複数の臓器に対して構築してきた。一連の研究において、当該臓器での主要遺伝子異常であっても単独で腫瘍形成に至るのは稀なこと、複数の異常の組み合わせにより初めて発がんが顕在化すること、初代培養開始後2-3ヶ月程度で過去のin vivoモデルと概ね同等の結果が再現可能なこと、ただし一部で結果に乖離がみられ微小環境の重要性が示唆されること、などを明らかにした。マウス胃オルガノイドに関しても発がん誘導可能であることまでは確認済みである。そこで、本研究ではこの手法をさらに発展させ、多様な遺伝子異常の発がん性検証や化学発がんモデルとの統合を進める。既存の遺伝子改変マウスとの比較により胃がんの病態がどの程度忠実に再現可能か検証し、胃固有の微小環境の意義に関する洞察を得る。また他臓器における「ex vivo発がんモデル」との比較により、発がんに重要な胃固有のエピジェネティックな要因を明らかにする。最終的には様々な胃がんサブタイプの再構成を行い、包括的な胃発がん機構解明を目指す。
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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
胃がんの主要遺伝子異常の組み合わせに対しては、腺胃オルガノイドを用いて発がん性の基礎的検討を完了した。具体的には、びまん型を再現するための検討では、p53欠失またはCdh１発現抑制は単独では発がん性を示さないが、組み合わせ（C5）により腺癌が誘導された（100%）。CDH1変異陽性びまん型胃がんの特徴である印環細胞を一部の腫瘍に認めるなど、遺伝子改変マウスの結果を一部再現したが、基本的に腺管優位の腸型であり、びまん型の誘導には胃微小環境が重要であり、皮下組織では完全に代償できない可能性が示唆された。腸型を再現するための検討では、KrasG12D変異細胞は培養中に排除されたが、p53欠失と組み合わせる（K5）ことで腺癌が誘導された（100%）。Apcとp53の二重欠失(A5)ではβカテニンの蓄積にも関わらず嚢胞(100%)の誘導に留まった。EBウイルス（EBV）型を再現するための検討では、Pik3caH1047R変異とp53欠失の組み合わせでは腺癌（80%）から嚢胞（20%）まで幅広く誘導されたが、皮下ではEBV感染に伴う炎症が存在しないために発がん率が100%に至らない可能性が考えられた。MSI（マイクロサテライト不安定）型ではTgfbr2とKrasの二重変異の症例が報告されていたことから、当該変異を再現したところ、発がんが見られたものの、興味深いことにヒトでは稀な扁平上皮癌の組織像を呈した。
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| Strategy for Future Research Activity |
びまん型で高頻度のRhoAY42C変異や高発現のIHHをC5オルガノイドに導入することでびまん性増殖がどこまで再現可能か検証する。A5マウスとCdx2のTransgenicマウスの交配で短期間で腸型発がんが見られたとする既報があることから、A5オルガノイドへCdx2を追加導入して癌化が誘導可能か検証する。MSI型は一般的にMLH1の変異を背景としており、Tgfbr2はMSIの標的遺伝子の一つであることから、MLH1の発現抑制単独およびKras変異との組み合わせにより腫瘍形成が可能か検討する。このように、ある程度の腫瘍形成を見たものの、各サブタイプの性質の完全な再現には至らなかったため、遺伝子異常の追加や代替によりヒト胃がんをより模倣した腫瘍の形成を試みる。また、すでに他臓器オルガノイドにおいて同一遺伝子異常を導入した際の発がん性と比較することで、臓器固有のエピジェネティックな状態が発がん機構に与える影響も解析する。さらに、これまでは腺胃全体からオルガノイドを作成してきたが、胃底腺領域と幽門領域は肉眼的にも容易に区別可能であり、また上記サブタイプについても部位により発症頻度が異なることが知られている。そこで、両者を別々に採取して遺伝子異常を導入することで発がん性や組織像に差が生じるか検討する。皮下腫瘤を病理学的に解析し、また再度オルガノイドを行い細胞生物学的にその特徴を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
年度末に注文した試薬が輸入発注で納品が新年度になったため
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Research Products
(9 results)
