IPMNオルガノイドモデルの創出と遺伝子スクリーニングによる悪性化機序の解明

• 研究課題/領域番号: 21K16451
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分55020:消化器外科学関連
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 奥村 隆志 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (00883422)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: IPMN / オルガノイド / 腫瘍微小環境 / 微小環境因子 / scRNA-seq / 膵オルガノイド / IPMN微小環境 / CRISPR Screening / Single cell RNAseq / 微小環境

研究開始時の研究の概要

IPMN(膵管内乳頭状粘液性腫瘍)は膵嚢胞性腫瘍の一つで、膵癌の前駆病変であることが知られているが、その悪性化の機序については解明されていない。KRAS、GNAS、RNF43といった遺伝子変異がIPMNで高頻度にみられることから、これらはIPMNの発生に重要な遺伝子と考えられている。今回、我々はこれらの遺伝子変異をマウス由来膵オルガノイドに導入し、IPMN膵オルガノイドとそれを用いたsyngenic modelによって新たなIPMN疾患モデルを確立し、更に、網羅的遺伝子スクリーニングであるCRISPR Screeningによって、IPMN膵オルガノイドモデルの悪性化責任遺伝子を同定する。

研究成果の概要

本研究は膵癌の前癌病変であるIPMN(膵管内乳頭粘液性腫瘍)の悪性化の過程を分子生物学的に明らかにすることが目的である。IPMNオルガノイドの樹立手技確立のために、ヒト膵癌手術検体を用いた膵癌オルガノイドを作成し実際の組織標本と比較した。膵癌オルガノイドはprimary tumorの形態学的特徴が保持されていた。膵癌オルガノイドの分化度が高いほど微小環境因子へ強く依存しており、分化度の特徴である管腔構造形成には微小環境因子が必須であった。IPMNオルガノイドの樹立には至っていないが、樹立に必要な微小環境因子を同定予定であり、腫瘍免疫微小環境中の免疫細胞のクラスタリング手技を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

膵癌の前癌病変と考えられるIPMNは低悪性度腫瘍であるため、2D培養では維持が困難である。3D培養による擬性構造体であるオルガノイドは、膵癌オルガノイドと実際の組織標本と比較することで分化度に応じた形態学的特徴が維持されることがわかった。分化度が高いほど周囲の微小環境因子に依存していたため、IPMNオルガノイドの樹立・維持には微小環境因子の評価が必要であることが示唆された。微小環境因子はCAFが供給していると考えられ、IPMNオルガノイドと腫瘍微小環境におけるCAFとの関係を解明することは、IPMNの悪性化機序の解明につながると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Single‐cell transcriptome analysis reveals functional changes in tumour‐infiltrating B lymphocytes after chemotherapy in oesophageal squamous cell carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura S, Ohuchida K, Ohtsubo Y, Yamada Y, Tsutsumi C, Okuda S, Hisano K, Mochida Y, Shinkawa T, Iwamoto C, Torata N, Mizuuchi Y, Shindo K, Nakata K, Moriyama T, Torisu T, Nagai E, Morisaki T, Kitazono T, Oda Y, Nakamura M
  • 雑誌名: Clinical and Translational Medicine 巻: 13 号: 1
  • DOI: 10.1002/ctm2.1181
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subtypes in pancreatic ductal adenocarcinoma based on niche factor dependency show distinct drug treatment responses (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinkawa Tomohiko、Ohuchida Kenoki、Mochida Yuki、Sakihama Kukiko、Iwamoto Chika、Abe Toshiya、Ideno Noboru、Mizuuchi Yusuke、Shindo Koji、Ikenaga Naoki、Moriyama Taiki、Nakata Kohei、Oda Yoshinao、Nakamura Masafumi
  • 雑誌名: Journal of Experimental Clinical Cancer Research 巻: 41 号: 1 ページ: 89-89
  • DOI: 10.1186/s13046-022-02301-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] scRNA-seqを用いた胃癌cancer-associated fibroblastのheterogeneityの解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 堤親範、大内田研宙、中村祥一、奥田翔、久野恭子、大坪慶志輝、進藤幸治、森山大樹、水内祐介、仲田興平、中村雅史
  • 学会等名: JDDW2022(第30回日本消化器関連学会週間)
• [学会発表] scRNA-seqを用いた食道扁平上皮癌浸潤マクロファージに対する術前化学療法の影響の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 奥田翔、大内田研宙、寅田信博、永吉絹子、水内祐介、進藤幸治、池永直樹、森山大樹、仲田興平、中村雅史
  • 学会等名: 第77回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] シングルセル解析を用いた食道癌内B細胞における機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村祥一、大内田研宙、奥田翔、大坪慶志輝、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、中村雅史
  • 学会等名: 第77回日本消化器外科学会総会
• [学会発表] scRNA-seqを用いた術前化学療法に伴う食道癌内B細胞の不均一性の変動の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村祥一、大内田研宙、奥田翔、大坪慶志輝、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、中村雅史
  • 学会等名: 第122回日本外科学会定期学術集会
• [学会発表] シングルセル解析による食道癌内の腫瘍浸潤マクロファージの食作用の評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中村祥一、大内田研宙、奥田翔、大坪慶志輝、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、中村雅史
  • 学会等名: 第29回日本消化器関連学会週間（JDDW 2021）
• [学会発表] Single-cell RNA-sequenceを用いた食道扁平上皮癌の免疫環境についての解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 奥田翔、大内田研宙、大坪慶志輝、中村祥一、久野恭子、持田郁己、新川智彦、寅田信博、水内祐介、進藤幸治、森山大樹、仲田興平、中村雅史
  • 学会等名: 第29回日本消化器関連学会週間（JDDW 2021）
• [学会発表] Single cell RNA sequenceを用いた家族性大腸腺腫症におけるmacrophageのheterogeneityの解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 久野恭子、水内祐介、大内田研宙、中村祥一、奥田翔、大坪慶志輝、佐田政史、永吉絹子、寅田信博、進藤幸治、仲田興平、森山大樹、永井俊太郎、中村雅史
  • 学会等名: 第29回日本消化器関連学会週間（JDDW 2021）