Exploration of the novel therapeutic target for lung cancer based on the analysis of the characteristics of tumor cells derived from 3D culture

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K08902
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 山本 寛斉 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 教授 (40467733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊岡 伸一 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (30397880) ; 冨田 秀太 岡山大学, 大学病院, 准教授 (10372111) ; 諏澤 憲 岡山大学, 大学病院, 助教 (90839713) ; 江口 傑徳 岡山大学, 医歯薬学域, 講師 (20457229) ; 加藤 竜司 名古屋大学, 創薬科学研究科, 准教授 (50377884)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 肺癌 / 三次元培養 / 腫瘍微小環境

Outline of Annual Research Achievements

近年、免疫チェックポイント阻害剤の登場により、がん細胞周囲の微小環境（腫瘍微小環境）が治療標的として注目されている。三次元(3D)培養での腫瘍細胞は二次元(2D)培養と比べ、細胞間インタラクションが生体内に近く、腫瘍微小環境を反映していることが知られている。また、がん難治性に関与する幹細胞性の維持や治療抵抗性の評価にも従来の2D 培養によるアッセイ系よりも適している。申請者らは、その中でも腫瘍細胞の凝集形態には多様性があり、特にがんの悪性度が高い集団が存在することを発見した。本研究は、より生体内の環境を反映する3D 培養により肺がん細胞の特性を評価し、悪性度と関連する遺伝子を同定し、これを標的とする治療戦略の確立を目指すものである。
令和3年度は、肺がん細胞株 (n = 30) を用いて3D 培養による細胞凝集塊の形態学的特徴の確認を進め、Grape-like, Spheroid, Monolayer sheet, Other typeの4つに分類した。また、腫瘍学的特徴を明らかにするために、これらの形態学的特徴と増殖能・浸潤能・遊走能の表現型との関連について解析を進めたところ、Monolayer sheet typeの細胞株は浸潤能・遊走能がSpheroid typeの細胞株よりも高いという結果であった。
令和4年度は各肺がん細胞株のin vivoでの腫瘍形成能をマウスモデルを用いて検討を行った。Grape-like, Spheroid, Monolayer sheet, Other typeの4つに分類した細胞株のそれぞれのタイプにおいて概ね腫瘍形成能が認められた。
令和5年度は肺がん細胞株の形態学的特徴や表現型に関連する遺伝子を、網羅的遺伝子解析によって探索した。Spheroid typeの細胞株では血管新生や細胞接着に関与する遺伝子が、Monolayer sheetではEMTや治療抵抗性に関与する遺伝子の発現が高いことが判明した。また凝集形態を規定する因子として、VHLの発現が一部の細胞には関与していた（VHL低い→Spheroid形成）。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

肺がん細胞株の形態学的特徴や表現型に関連する遺伝子を、網羅的遺伝子解析によって探索し、Spheroid typeの細胞株では血管新生や細胞接着に関与する遺伝子が、Monolayer sheetではEMTや治療抵抗性に関与する遺伝子の発現が高いことを示すことができたため。また凝集形態を規定する因子として、VHLの発現が一部の細胞には関与していることも示したため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、網羅的遺伝子解析によって確認された、発現が上昇していた遺伝子が治療標的となり得るか検討する。

Causes of Carryover

物品購入において、一部当初の見込みよりも少額で購入出来たものがあったため、17,971円の余剰が生じた。次年度に繰り越して物品購入に充当する。

Research Products

• [Presentation] 3D Culture Aggregation Morphology depends on Cell Phenotype and Gene Expression Profiles in Lung Cancer (2024)
  • Author(s): Naohiro Hayashi, Shinpei Tsudaka, Ken Suzawa, Tomoaki Higashihara, Yin Min Thu, Atsushi Matsuoka, Daisuke Mizuno, Ryo Yoshichika, Fumiaki Mukohara, Mao Yoshikawa, Kazuhiko Shien, Hiromasa Yamamoto, Shinichi Toyooka
  • Organizer: AACR Annual Meeting 2024
  • Int'l Joint Research