scRNA-seqを用いた食道癌TME内NK細胞の化学療法による機能的変化の解析

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K08800
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 森山 大樹 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (70586859)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 甲斐 昌也 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (10755242) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 食道扁平上皮癌 / NK細胞 / scRNA-seq / 腫瘍微小環境

Outline of Annual Research Achievements

腫瘍微小環境（TME）の研究では、NK細胞を含む各種細胞が腫瘍の免疫逃避に関与する形でそれぞれの不均一性(heterogeneity)を保持しており、これが腫瘍の浸潤、転移、治療抵抗性に深く関わっているとされている。自然免疫系の重要な構成要素であるNK細胞の機能不全が、腫瘍細胞の免疫逃避を助長する可能性があるとの仮説のもと、本研究を開始した。具体的には、食道扁平上皮癌（ESCC）症例の内視鏡生検および外科手術から得られたサンプルを使用し、Chromium Single Cell Controller (10xGenomics社)を用いたシングルセルRNA解析を行い、腫瘍内浸潤NK細胞の遺伝子発現を詳細に調べた。この解析から、細胞疲弊マーカーであるPD-1、TIM-3、TIGITの発現には正常部と腫瘍部で大きな差は見られなかったが、細胞障害機能を示すGranzymeBやPerforin1の発現は腫瘍部で顕著に低下していることが明らかになり、NK細胞の細胞障害機能の低下が発癌過程において重要な役割を担っている可能性が示唆された。さらにNK細胞を詳細に分類し、4つのサブクラスターを同定し（NK1：NCAM1 High, NK2：Activated NCAM1 Low, NK3：NCAM1 Low, NK4：IL7R+CD52+）、術前化学療法を行った症例と行っていない症例の2群でその遺伝子発現を比較解析した。そのうち活性化マーカーの高いサブクラスターであるNK2の機能が術前化学療法群で亢進しており、術前化学療法によりNK細胞の抗腫瘍免疫機能が活性化している可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Tertiary lymphoid structures correlate with enhancement of antitumor immunity in esophageal squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): Nakamura Shoichi、Ohuchida Kenoki、Hayashi Masataka、Katayama Naoki、Tsutsumi Chikanori、Yamada Yutaka、Hisano Kyoko、Okuda Sho、Ohtsubo Yoshiki、Iwamoto Chika、Torata Nobuhiro、Mizuuchi Yusuke、Shindo Koji、Nakata Kohei、Moriyama Taiki、Morisaki Takashi、Oda Yoshinao、Nakamura Masafumi
  • Journal Title: British Journal of Cancer Volume: 129 Pages: 1314～1326
  • DOI: 10.1038/s41416-023-02396-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neoadjuvant chemotherapy enhances anti-tumor immune response of tumor microenvironment in human esophageal squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): Okuda Sho、Ohuchida Kenoki、Nakamura Shoichi、Tsutsumi Chikanori、Hisano Kyoko、Mochida Yuki、Kawata Jun、Ohtsubo Yoshiki、Shinkawa Tomohiko、Iwamoto Chika、Torata Nobuhiro、Mizuuchi Yusuke、Shindo Koji、Moriyama Taiki、Nakata Kohei、Torisu Takehiro、Morisaki Takashi、Kitazono Takanari、Oda Yoshinao、Nakamura Masafumi
  • Journal Title: iScience Volume: 26 Pages: 106480
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.106480
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Single‐cell transcriptome analysis reveals functional changes in tumour‐infiltrating B lymphocytes after chemotherapy in oesophageal squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): Nakamura S, Ohuchida K, Ohtsubo Y, Yamada Y, Tsutsumi C, Okuda S, Hisano K, Mochida Y, Shinkawa T, Iwamoto C, Torata N, Mizuuchi Y, Shindo K, Nakat, Moriyama T, Torisu T, Nagai E, Morisaki T, Kitazono T, Oda Y, Nakamura M
  • Journal Title: Clinical and Translational Medicine Volume: 13 Pages: e1181
  • DOI: 10.1002/ctm2.1181
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] single cell RNA sequenceを用いた食道癌浸潤Bリンパ球における化学療法後の機能変動の詳細な解明 (2023)
  • Author(s): 中村祥一、大内田研宙、堤親範、久野恭子、奥田翔、大坪慶志輝、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、中村雅史
  • Organizer: 第31回日本消化器関連学会週間（JDDW 2023）
• [Presentation] 三次リンパ組織様構造の有無に着目したCD8陽性Tリンパ球の機能に関するscRNA-seq解析 (2023)
  • Author(s): 中村祥一、大内田研宙、片山直樹、堤親範、久野恭子、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、中村雅史
  • Organizer: 第44回癌免疫外科研究会
• [Presentation] シングルセル解析を用いた食道癌における制御性B細胞の検討 (2023)
  • Author(s): 中村祥一、大内田研宙、堤親範、久野恭子、奥田翔、大坪慶志輝、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、中村雅史
  • Organizer: 第123回日本外科学会定期学術集会