陥凹型早期癌のオルガノイドを用いた大腸癌浸潤・転移の再現と機序解明

• 研究課題/領域番号: 23K07382
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分53010:消化器内科学関連
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 工藤 進英 昭和大学, その他部局等, 特任教授 (70161643)
• 研究分担者: 佐藤 俊朗 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (70365245) ; 三森 功士 九州大学, 大学病院, 教授 (50322748) ; 宮地 英行 昭和大学, 医学部, 客員教授 (10459208) ; 神山 勇太 昭和大学, 医学部, 助教 (40621719)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024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); 2025年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2024年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 患者組織由来オルガノイド / 陥凹型大腸癌 / 大腸腺腫 / 早期大腸癌 / 陥凹型早期大腸癌 / 患者由来オルガノイド / オルガノイド

研究開始時の研究の概要

10mm以下の小さい段階から浸潤・転移をきたす早期大腸癌の一群「陥凹型」癌が知られている。しかし、一部の癌がなぜ陥凹型の形態を呈するのか？陥凹型が小型にもかかわらずなぜ強い浸潤・転移傾向を示すのか？は明らかではない。また陥凹型が大部分の進行大腸癌の起源である可能性も示唆されているが、実際にヒト生体内で早期癌の成長を経時的に観察することはできない。陥凹型癌のオルガノイドは早期癌の発育進展の再現を実現し、大腸癌の浸潤・転移の全容解明に寄与する。本研究では、前例のない陥凹型早期大腸癌のオルガノイドを樹立し、大腸癌の浸潤・転移の制御をターゲットとする新規の治療法を発見することを最終目標とする。

研究実績の概要

早期大腸癌はその形態により隆起型、平坦型、陥凹型に分類されるが、なかでも陥凹型は10mm以下と小型で発見されることが多いにもかかわらず、早期から高度の浸潤・転移を示すことが知られている。本研究では、腺腫から早期大腸癌に至る各種肉眼型の大腸腫瘍から患者由来オルガノイドを樹立し、陥凹型の形態的・生物学的特性の分子基盤を解明することで、早期癌の発育進展の再現および大腸癌の浸潤・転移メカニズムの理解を目指している。令和6年度は、前年度に確立した内視鏡下生検によるオルガノイド樹立法をさらに発展させ、症例の集積を継続しつつ、分子解析およびマウス移植実験を開始した。具体的には、樹立したオルガノイドに対して全エクソーム解析（WES）およびRNA-seqを実施し、肉眼型間でのドライバー遺伝子変異や発現プロファイルの比較解析を行った。また、オルガノイドと臨床検体の双方においてKi-67およびβ-cateninの免疫染色を行い、細胞増殖能やWntシグナル経路の活性化状態を評価した。さらに、オルガノイドを免疫不全マウスの腸管内に移植する手法を確立し、in vivoにおける肉眼形態の再現性や浸潤傾向の評価に着手した。これらにより、陥凹型特有の悪性表現型を再現する前臨床モデルの構築に向けた基盤が整いつつある。症例数としては、令和5年度と合わせて計20例からのオルガノイド樹立に成功し、内訳は陥凹型8例、平坦型10例、隆起型2例であった。組織学的には鋸歯状病変、腺腫、T1癌に加え、一部T2癌も含まれており、各発育段階を網羅した解析が可能となっている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

肉眼型にばらつきはあるものの大方順調に症例集積は進んでおり、各種検査も予定通り実施できている。

今後の研究の推進方策

隆起型の症例が比較的少数なため、令和7年度は隆起型を中心としてさらに症例集積を継続するとともに、各種シークエンス、免疫染色の結果などを検証する。さらにマウスへの移植を実施し、肉眼型の再現が可能であるかを検証する。
上記の結果を踏まえて肉眼型ごとの特徴を明らかにすることを目指し、関係者間での密なミーティングを行う。