臓器固有微小環境ががん進化・不均一性に与える影響の本態解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21J01784
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: National Cancer Center Japan
• Principal Investigator: 熊谷 尚悟 国立研究開発法人国立がん研究センター, 国立がん研究センター 細胞情報学分野, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2021-04-28 – 2024-03-31
• Keywords: がん免疫

Outline of Annual Research Achievements

これまで腫瘍が免疫応答に与える影響が注目されてきた。起源が同じと思われる腫瘍でも転移病変のゲノムプロファイルや免疫応答が異なることが知られているが、転移先臓器特有の免疫応答や代謝状況を含めた微小環境ががんの進化・腫瘍不均一性にどのように影響を及ぼすかは明らかになっていない。そこで様々な臓器の微小環境が、がんの進化・腫瘍不均一性に影響を及ぼし、悪性化や、がん治療の耐性化にどのような変化をもたらすかをゲノム不安定性が生み出されるMSI high腫瘍sampleやモデルを用いて詳らかにすることを本研究の目的とした。免疫チェックポイント阻害剤を使用したMMR deficient腫瘍症例の治療前の検体をさらに追加し、合計100症例ほど収集し、DNA/RNAを抽出し、シークエンスを実施した。また、同症例の治療前のFFPEサンプルを用いて多重免疫染色を実施した。マウスがん細胞株にMSH2をクリスパーCas9システムを用いてノックアウトした。また、皮下腫瘍モデル、肝転移モデル、脳転移モデルなどのマウスモデルを確立した。MSH2 KO細胞株を長期培養しMSI細胞株を作成し、各種免疫細胞をknock-outしたマウスに移植し、がん遺伝子異常の進化の系図を検討した。今後はさらに解析を進め、ICI治療を実施したMMR deficient症例の臨床検体を用いて結果を検証する予定である。とくに治療耐性後の検体に関して治療再生を誘導するゲノムの特徴を明らかにし新規治療開発につなげるべく検討する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の予定通り、進んでいるものと思われる。

Strategy for Future Research Activity

＜In vitroモデル＞これまでの解析で変化を認めるような場合には、トランスポーターやレセプターを始めとした遺伝子発現解析を参考にして因子を絞り込み、その因子に対する阻害剤や中和抗体を用いたり認められた変化がキャンセルされるかも検証する。これら結果を踏まえて変化を認めた遺伝子については強制発現株およびノックダウン株を作成し共培養を行い、免疫応答に影響を与えるかどうかを明らかにする。シグナルの関与が疑われる場合にはシグナルの阻害剤や中和抗体でも検討する。＜In vivoモデル＞In vitroで得られた原因となり得る因子についての阻害剤や中和抗体の影響をin vivoでも検討する。解析の結果、フェノタイプ変化への寄与が疑われる遺伝子・シグナルについて強制発現株およびノックダウン株を用いてマウスモデルで検証する。また抗PD-1抗体を始めとした治療も実施し抗PD-1抗体治療前後で免疫細胞の活性化が腫瘍遺伝子変異や発現の状態、免疫細胞浸潤の不均一性や免疫学的表現型に影響するかどうかも評価する。さらにin vivoでの抗PD-1抗体耐性化後の評価も同様に行う。＜臨床検体での解析＞同一検体内でリンパ球浸潤に差があるようなものについては可能であれば浸潤の多い部位、少ない部位とでマイクロダイセクションを行い遺伝子解析して比較し、実験結果と合わせて検証する。これまでのIn vitroとin vivoの結果や前年度までの臨床検体の解析結果を踏まえて蓄積してきた免疫チェックポイント阻害剤を始めとした治療前後の臨床検体からDNA/RNA、腫瘍浸潤免疫細胞、代謝産物を抽出し評価する。とくに治療耐性後の検体に関して治療再生を誘導するゲノムの特徴を明らかにし新規治療開発につなげるべく検討する。