2015 Fiscal Year Research-status Report
ヒト膵癌幹細胞とES/iPS細胞を使った微小環境構築に関する研究
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26462059
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
清水 一也 神戸大学, 保健学研究科, 研究員 (50335353)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀 裕一 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (80248004)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 膵臓癌 / 癌微小環境 / iPS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の全体構想は膵癌幹細胞とその微小環境を標的とする新しい治療法を開発することである。我々は既存の抗がん剤耐性の進行膵癌患者から20種類の膵癌幹細胞株を樹立し、CD133が癌幹細胞マーカーとなりうることを明らかにした(Shimizu et al. PLoS One, 2013)。また、正常膵組織幹細胞やヒト膵癌組織内の一部の細胞が幹細胞マーカー(CD133)を発現することを明らかにしてきた(Stem Cells 2008; Pancreas 2009; Pathobiology 2011)。本研究では、我々が樹立した初代ヒト膵癌幹細胞株を使って微小環境を再構築し、癌細胞の増殖機構を分子レベルで解明し、新規治療薬の開発を目指している。当該年度では、予備実験として(1)マウス膵組織幹細胞にがん遺伝子を導入したマウス人工膵癌細胞を樹立した。さらに、(2)樹立したマウス人工膵癌細胞とマウスES細胞を共培養する系を樹立した。
我々が樹立したマウス人工膵癌細胞は腫瘍形成能・転移能・抗がん剤感受性など様々な点で、実臨床で遭遇するヒト膵癌組織と類似していることが明らかとなった。また、マウス人工膵癌細胞は幹細胞マーカー(CD133)を一部の細胞に発現しており、細胞磁気分取装置により、陽性細胞と陰性細胞に分けてそれぞれマウスに移植するとCD133陽性細胞がtumor-initiating cellであることが確認された。また、腫瘍グラフト内にはCD133陽性細胞と陰性細胞が混在する不均一な腫瘍を形成できることが明らかになった。以上より、我々が樹立したマウス人工膵癌細胞は癌幹細胞としての特性を持つことがわかった。このがん細胞を使ってマウスES細胞をin vitroやin vivoで共培養する系を樹立した。
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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
本研究では、我々が樹立した初代ヒト膵癌幹細胞株を使って微小環境を再構築し、癌細胞の増殖機構を分子レベルで解明し、新規治療薬の開発を目指すことを目的としており、本年度はヒトES/iPS細胞を使用する前の予備実験として、(1)マウス膵組織幹細胞にがん遺伝子を導入したマウス人工膵癌細胞を樹立した。さらに、(2)樹立したマウス人工膵癌細胞とマウスES細胞を共培養する系を樹立した。樹立したマウス人工膵癌細胞がヒト膵癌細胞と類似した性質を持つかどうかを検討するため、野生型マウスの膵臓に移植すると、一ヶ月ほどで腫瘍を形成し、また、高率に肝臓転移を認めた。また、ヒト膵癌に特徴的な繊維形成も確認された。最近、様々な領域で利用されるオルガノイド培養でも腫瘍形成することを認めた。また、ヒト膵癌の標準化学療法薬であるゲムシタビンに対する抗腫瘍効果を検討したところ、in vitroの解析では薬剤感受性を認め、in vivoにおいても著明な抗腫瘍効果を認めた。以上のことから、樹立したマウス人工膵癌細胞はヒト膵癌細胞と類似した特性を有することが証明された。この細胞を用いて、マウスES細胞と共培養する系を樹立するため、様々な培養条件を試行した結果、in vitroにおいて、マウス人工膵癌細胞とマウスES細胞が共存できる条件設定が可能になった。さらに、in vivoにおいてもマウス人工膵癌細胞とマウスES細胞が共存できる条件を設定した。
以上より、「研究目的」に記載した内容が順調に達成できていると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的は膵癌幹細胞とその微小環境を標的とする新しい治療法を開発することである。樹立したマウス人工膵癌幹細胞株はヒト膵癌細胞と多くの点で類似していることが明らかとなったので、マウスES細胞とマウス人工膵癌幹細胞株との共培養による相互作用でどのような微小環境(ニッチ)が再構成されるのかを解析する。特に、癌細胞の影響を受けてマウスES細胞がどのような細胞に分化・増殖していくのかを明らかにする。その過程で、ヒト膵癌に特徴的な繊維形成・傍神経浸潤・乏血管形成などの微小環境の構築が可能であるかどうかを検討する予定である。予備実験の結果から、マウスES細胞が膵癌細胞内で神経ネットワークを構築することが明らかになっている。さらに、この実験結果をヒトへと応用する系についても実験を進めていく。我々は進行膵癌患者から20種類のヒト膵癌幹細胞株を樹立している(Shimizu et al. PLoS One, 2013)。また、ヒトiPS細胞を入手しており、その培養法についても現在習得中である。さらに、iPS細胞と膵癌幹細胞株を蛍光ラベルすることにより、倒立共焦点レーザー顕微鏡や多光子レーザー顕微鏡を用いたイメージングもおこなう。すでに、GFPラベルしたマウス人工膵癌幹細胞株やヒト膵癌幹細胞株を作成しており、RFPラベルしたマウスES細胞やヒトiPS細胞も入手済みである。これらの研究成果を踏まえて、膵癌患者の正常組織から同種(auto)ヒトiPS細胞の樹立にも着手し、ヒト-ヒト細胞間相互作用の分子機構を詳細に解明する予定である。
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| Causes of Carryover |
おおむね順調に経費を研究に使用してきたが、87円を次年度に繰り越すこととなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の予算と合わせて、実験計画に基づき主に実験器具などの消耗品に使用する計画である。
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