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Deep phenotyping of human colorectal cancer evolution using adult stem cell organoids and CRISPR-Cas9 technology

研究課題

研究課題/領域番号 20H03757
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分55020:消化器外科学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

藤井 正幸  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (00867575)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワードがん / オルガノイド / 浸潤 / 転移 / 遺伝子スクリーニング / 大腸がん / 再発 / シングルセル解析 / 異種移植モデル / 遺伝子変異 / 発がん / 遺伝子編集
研究開始時の研究の概要

大腸の上皮に様々な遺伝子変異や染色体異常などの分子生物学的な異常が積み重なることで良性のポリープを経て大腸癌の発生に至るとされている.その過程において癌細胞は浸潤や転移する能力,いわゆる形質を獲得するが,悪性化に寄与する形質が遺伝子異常によってどのように誘導されるかについては,ヒト組織の形質を再現可能な実験ツールが欠如しておりほとんど明らかにされていない.本研究では組織幹細胞培養技術であるオルガノイド培養法,さらに遺伝子編集技術であるCRISPR-Cas9を用いた遺伝子スクリーニングを駆使し,大腸癌の発生過程における悪性形質獲得に働く分子を網羅的に探索する.

研究成果の概要

大腸がんは依然として本邦におけるがん死の主たる原因の一つであり、社会に大きな影を落としている。本研究では、大腸がんの進行、特に難治性や致死性を規定する転移および抗がん剤耐性に焦点をあて、これらを司るメカニズムを追求した。組織幹細胞培養技術であるオルガノイド培養法を用いて患者腫瘍を培養し、遺伝子スクリーニングによって肝転移を促進する遺伝子を同定した。また、異種移植組織のライブイメージング技術を開拓し、休眠がん幹細胞の覚醒が化学療法後の腫瘍再燃に寄与することを明らかにした。本研究を通じて得られた知見は、大腸がんの生物学的理解の深化、および今後の治療応用につながることが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

がんは進行や治療に伴い、転移や治療抵抗性をはじめとした様々な能力を獲得し、最終的には致死的な病に至る。これらのメカニズムを理解することはがんの予後改善につながることが期待される一方で、その多くは未だ明らかになっていない。本研究では大腸がんをモデルとし、転移および抗がん剤耐性のメカニズムの一端を明らかにした。本研究で得られた知見は大腸がんの悪性化メカニズムの深い理解につながるとともに、今後の新規治療法の開拓の一助となることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Genotype-phenotype mapping of a patient-derived lung cancer organoid biobank identifies NKX2-1-defined Wnt dependency in lung adenocarcinoma2023

    • 著者名/発表者名
      Ebisudani Toshiki, Hamamoto Junko, Togasaki Kazuhiro, et al.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 42 号: 3 ページ: 112212-112212

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.112212

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of Quiescent LGR5+ Stem Cells in the Human Colon2022

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa K, Sugimoto S, Oda M, Fujii M, Toshimitsu K, Sawada K, Shimokawa M, Saito M, Kawasaki K, Ishii R, Taniguchi K, Sato T.
    • 雑誌名

      Gastroenterology.

      巻: 163 号: 5 ページ: 1391-1406

    • DOI

      10.1053/j.gastro.2022.07.081

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell-matrix interface regulates dormancy in human colon cancer stem cells2022

    • 著者名/発表者名
      Ohta Yuki、Fujii Masayuki、Takahashi Sirirat、Takano Ai、Nanki Kosaku、Matano Mami、Hanyu Hikaru、Saito Megumu、Shimokawa Mariko、Nishikori Shingo、Hatano Yoshiko、Ishii Ryota、Sawada Kazuaki、Machinaga Akihito、Ikeda Wataru、Imamura Takeshi、Sato Toshiro
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 608 号: 7924 ページ: 784-794

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05043-y

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Organoid screening reveals epigenetic vulnerabilities in human colorectal cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Toshimitsu Kohta、Takano Ai、Fujii Masayuki、Togasaki Kazuhiro、Matano Mami、Takahashi Sirirat、Kanai Takanori、Sato Toshiro
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: - 号: 6 ページ: 605-614

    • DOI

      10.1038/s41589-022-00984-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct derivation of human alveolospheres for SARS-CoV-2 infection modeling and drug screening2021

    • 著者名/発表者名
      Ebisudani Toshiki、Sugimoto Shinya、Haga Kei、Mitsuishi Akifumi、Takai-Todaka Reiko、Fujii Masayuki、Toshimitsu Kohta、Hamamoto Junko、Sugihara Kai、Hishida Tomoyuki、Asamura Hisao、Fukunaga Koichi、Yasuda Hiroyuki、Katayama Kazuhiko、Sato Toshiro
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 35 号: 10 ページ: 109218-109218

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109218

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An organoid-based organ-repurposing approach to treat short bowel syndrome2021

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto S, Kobayashi E, Fujii M, Ohta Y, Arai K, Matano M, Ishikawa K, Miyamoto K, Toshimitsu K, Takahashi S, Nanki K, Hakamata Y, Kanai T, Sato T.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 592 ページ: 99-104

    • DOI

      10.1038/s41586-021-03247-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Wnt Signaling Shapes the Histologic Variation in Diffuse Gastric Cancer2021

    • 著者名/発表者名
      Togasaki K, Sugimoto S, Ohta Y, Nanki K, Matano M, Takahashi S, Fujii M, Kanai T, Sato T.
    • 雑誌名

      Gastroenterology

      巻: 160 号: 3 ページ: 823-830

    • DOI

      10.1053/j.gastro.2020.10.047

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Somatic cell-derived organoids as prototypes of human epithelial tissues and diseases2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii M, Sato T.
    • 雑誌名

      Nat Mater

      巻: 20 号: 2 ページ: 156-169

    • DOI

      10.1038/s41563-020-0754-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Organoid Biobank of Neuroendocrine Neoplasms Enables Genotype-Phenotype Mapping2020

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki K、Toshimitsu K、Matano M、Fujita M、Kudo Atsushi、Kitagawa Y、Kanai T、Nakagawa H、Sato T, et.al.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 183 号: 5 ページ: 1420-1435

    • DOI

      10.1016/j.cell.2020.10.023

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Linking human intestinal scaffolds and organoids to combat intestinal failure2020

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Fujii, Shinya Sugimoto, Toshiro Sato
    • 雑誌名

      Nature Medicine

      巻: 26 号: 10 ページ: 1517-1518

    • DOI

      10.1038/s41591-020-1096-9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organoid Derivation and Orthotopic Xenotransplantation for Studying Human Intestinal Stem Cell Dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Shinya Sugimoto, Masayuki Fujii, Toshiro Sato
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 2171 ページ: 303-320

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0747-3_21

    • ISBN
      9781071607466, 9781071607473
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regulated IFN signalling preserves the stemness of intestinal stem cells by restricting differentiation into secretory-cell lineages2020

    • 著者名/発表者名
      Sato T, Ishikawa S, Asano J, Yamamoto H, Fujii M, Sato T, Yamamoto K, Kitagaki K, Akashi T, Okamoto R, Ohteki T.
    • 雑誌名

      Nat Cell Biol

      巻: 22 号: 8 ページ: 919-926

    • DOI

      10.1038/s41556-020-0545-5

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Tumor environment drives epigenetic reprogramming of human pancreatic cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Fujii
    • 学会等名
      The 81st Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microenvironmental regulation of somatic evolution and tumorigenesis2020

    • 著者名/発表者名
      藤井正幸,佐藤俊朗
    • 学会等名
      第79回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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