抗がん剤抵抗性細胞群のシングルセル解析による休止型大腸がん幹細胞の同定

• 研究課題/領域番号: 20K16230
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分49030:実験病理学関連
• 研究機関: 帝京大学 (2022); 国立研究開発法人国立がん研究センター (2020-2021)
• 研究代表者: 神田 裕介 帝京大学, 先端総合研究機構, 研究員 (80803949)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 抗がん剤抵抗性 / 大腸がん / 休止型がん幹細胞 / シングルセル解析

研究開始時の研究の概要

白血病等では休止型がん幹細胞が抗がん剤抵抗性の要因であるとされるが、大腸がんにおいても同様の細胞が存在するかは不明である。申請者は、大腸がん患者由来オルガノイドに誘導型H2B-EGFPを導入する事で休止型細胞を同定する実験系を構築した。本系への抗がん剤処理後に残存した休止型細胞は、高い再増殖活性を示したため、休止型がん細胞は抗がん剤抵抗性を持つ事が示唆された。そこで本研究は、シングルセル解析により休止型がん細胞に特徴的な遺伝子群を特定する。次に、抗がん剤抵抗性を与える遺伝子を決定する。以上より、大腸がんの抗がん剤抵抗性を改善させる治療法を開発する上で、休止型がん幹細胞が標的となる事を提示する。

研究成果の概要

少数の休止型がん細胞群が抗がん剤抵抗性を持つ事が近年明らかになってきたが、大腸がんでは不明である。そこで、休止型大腸がん幹細胞の存在を解明する目的で、誘導型H2B-EGFPを導入した大腸がん患者由来オルガノイド培養系を確立した。H2B-EGFP発現細胞は抗がん剤抵抗性を示した。シングルセル解析からH2B-EGFP発現細胞は、特徴的な遺伝子発現を示した。遺伝子をKOするための実験系も確立した。次に、移植腫瘍内に休止型がん細胞が存在するかについて検討した。オルガノイドを移植後、H2B-EGFPを一定期間発現させた後、抗がん剤を投与した。その結果、H2B-EGFP陽性がん細胞が残存する事を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

休止型がん幹細胞は、抗がん剤抵抗性の要因であると考えられている。本研究で得られた成果は、ヒト大腸がん組織内に休止型がん幹細胞を見出したものであり、今後、休止型大腸がん幹細胞を標的とした治療法の開発が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] NF-κB suppression synergizes with E7386, an inhibitor of CBP/β-catenin interaction, to block proliferation of patient-derived colon cancer spheroids. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kanda Y, Ohata H, Miyazaki T, Sakai H, Mori Y, Shiokawa D, Yokoi A, Owa T, Ochiai A, *Okamoto K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 586 ページ: 93-99
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.11.063
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integrative analyses of gene expression and chemosensitivity of patient-derived ovarian cancer spheroids link G6PD-driven redox metabolism to cisplatin chemoresistance (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamawaki K, Mori Y Sakai H, Kanda Y, Shiokawa D, Ueda U, Ishiguro T, Yoshihara K, Nagasaka K, Onda T, Kato T, Kondo T, Enomoto T, *Okamoto K.
  • 雑誌名: Cancer Lett. 巻: 521 ページ: 29
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2021.08.018
  • URL: https://localhost/en/publications/c4987eae-d861-4be9-a822-23ab132f94c0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Slow-cycling cancer stem cells regulate progression and chemoresistance in colon cancer (2020)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa Daisuke、Sakai Hiroaki、Ohata Hirokazu、Miyazaki Toshiaki、Kanda Yusuke、Sekine Shigeki、Narushima Daichi、Hosokawa Masahito、Kato Mamoru、Suzuki Yutaka、Takeyama Haruko、Kambara Hideki、Nakagama Hitoshi、Okamoto Koji
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: 80 号: 20 ページ: 4451
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-20-0378
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/572c221f-1fab-4014-a6ee-9b42666ad52f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of the cystine/glutamate antiporter in melanoma abrogates tumor metastasis and dramatically increases survival rates of mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato M, Onuma K, Domon M, Hasegawa S, Suzuki A, Kusumi R, Hino R, Kakihara N Kanda Y, Osaki M, Hamada J, Bannai S, Feederle R, Buday K, Angeli JPF, Proneth B, Conrad M, Okada F, and Sato H.
  • 雑誌名: Int J Cancer 巻: 147 号: 11 ページ: 3224-3235
  • DOI: 10.1002/ijc.33262
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] シングルセル解析と空間的トランスクリプトーム解析による卵巣明細 胞腺癌の治療抵抗性ニッチの解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 森 裕太郎 、岡本 康司、神田 裕介、石黒 竜也、吉原 弘祐、榎本 隆之 、山脇 芳 、大畑 広和、塩川 大介
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術集会
• [学会発表] 抗がん剤抵抗性の休止型大腸がん幹細胞を標的とした光免疫療法の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 神田 裕介、塩川 大介、岡本 康司
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 凍結がん検体の1 細胞核解析による卵巣明細胞癌の治療抵抗性細胞ネットワークの同定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 森 裕太郎、山脇 芳、石黒 竜也、吉原 弘祐、神田 裕介、塩川 大介、榎本 隆之、岡本 康司
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [図書] Precision Medicine 2021年7月臨時増刊号 (2021)
  • 著者名/発表者名: 神田 裕介・塩川 大介・岡本 康司
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 北隆館