抗原提示性癌関連線維芽細胞の起源に着目した大腸癌腫瘍免疫制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23K15480
• 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: 大阪公立大学
• 研究代表者: 笠島 裕明 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 病院講師 (10899678)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023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); 2026年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: 線維芽細胞 / 大腸癌 / 免疫療法 / 抗原提示細胞

研究開始時の研究の概要

大腸癌はがん分子サブタイプ分類(CMS分類)が提唱され、中でも間葉型(CMS4)の予後は極めて不良とされる。CMS4大腸癌では癌関連線維芽細胞の活性化・集積が特徴と報告されており、中でも、抗原提示能を持つ癌関連線維芽細胞(Antigen-presenting CAF; apCAF)による腫瘍抗原性調節が治療抵抗性に関与している可能性が考えられる。さらに近年、apCAFの起源として中皮細胞が提唱されており、そのメカニズムの解明が期待されている。本研究の目的は、中皮細胞由来apCAFによる腫瘍免疫応答調節を介した癌免疫療法治療抵抗性メカニズムの解明及び大腸癌新規治療法の開発に寄与することである。

研究実績の概要

本研究の目的は、”ヒト大腸癌CAF、腹膜播種由来中皮細胞や大腸癌オルガノイドを用いた浸潤 転移大腸癌同所移植モデルでの検討から、中皮細胞由来apCAFによる腫瘍免疫応答調節を介し た癌免疫療法治療抵抗性メカニズムの解明及び大腸癌新規治療法の開発に寄与すること”であり、まず(4)-2. 大腸癌腹膜播種由来中皮細胞を用いたapCAF起源細胞の解析とバイオマーカーの探索を行った。申請者らが樹立した大腸癌CAFと大腸癌腹膜播種由来中皮細胞を用いてCAFマーカー(ACTA2) とapCAFマーカー(HLA-DRAなど)の発現をqRT-PCRを用いて比較した結果、腹膜播種由来中皮細胞で正常中皮細胞、CAFより高発現していた。また腹膜播種由来中皮細胞を大腸癌細胞株と共移植したところ、腫瘍の増大を認め、中皮細胞によって大腸癌の造腫瘍能が亢進していることが明らかとなった。さらに(4)-3. 大腸癌浸潤・転移モデルを用いた癌微小環境におけるapCAFの同定及び機能解析において、MTO直腸同所移植により得られた直腸局所腫瘍と肝転移巣腫瘍を経時的に採取しフローサイトメトリーを用いてCAFを抽出、apCAFマーカーの発現をqRT-PCRを用いて評価したところ、直腸腫瘍に比較し肝転移巣で高発現していた。これは(4)-1. ヒト大腸癌間質組織におけるapCAF発現の臨床病理学的意義に関する検討においてステージ4大腸癌での原発巣と肝転移巣での結果に一致しており、今後apCAFによる肝転移などの遠隔転移へのメカニズムを解析する予定である。

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

(4)-1. ヒト大腸癌間質組織におけるapCAF発現の臨床病理学的意義に関する検討：切除大腸癌患者のCMS分類 やMicrosatellite instabilityの情報と上述のapCAF染色の結果を比較検討及び化学療法が及ぼすapCAF発現への影響の検討に進んでいる。
(4)-2. 大腸癌腹膜播種由来中皮細胞を用いたapCAF起源細胞の解析とバイオマーカーの探索：空間的遺伝子解析を用いた検討を進行中である。
(4)-3. 大腸癌浸潤・転移モデルを用いた癌微小環境におけるapCAFの同定及び機能解析
(4)-4. Single-cell RNA-seqを用いた大腸癌免疫療法が及ぼすapCAFへの影響の検討：MTO直腸同所移植マウスモデルにおける免疫チェックポイント阻害剤投与を行う予定である。

今後の研究の推進方策

(4)-1. ヒト大腸癌間質組織におけるapCAF発現の臨床病理学的意義に関する検討：切除大腸癌患者のCMS分類やMicrosatellite instabilityの情報と上述のapCAF染色の結果を比較検討及び化学療法が及ぼすapCAF発現への影響を検討に進んでいる。
(4)-2. 大腸癌腹膜播種由来中皮細胞を用いたapCAF起源細胞の解析とバイオマーカーの探索：空間的遺伝子解析を用いた検討を進行中である。Multiplex多重蛍光免疫組織染色法については空間的遺伝子解析で代替する予定であり、単一細胞解析での免疫環境解析が困難である場合は、Xeniumなどの他の方法を検討する。
(4)-3. 大腸癌浸潤・転移モデルを用いた癌微小環境におけるapCAFの同定及び機能解析
(4)-4. Single-cell RNA-seqを用いた大腸癌免疫療法が及ぼすapCAFへの影響の検討：MTO直腸同所移植マウスモデルにおける免疫チェックポイント阻害剤投与を行う予定である。抗Mesothelin抗体については上述の結果によりapCAF関与の有無を判断してから施行するか検討する。

研究成果

• [国際共同研究] Weill Cornell Medicine(米国)
• [雑誌論文] Prognostic significance of connective tissue growth factor expression in stromal cells in patients with diffuse type gastric cancer (2024)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Miki, Mami Yoshii, Ryoko Miyauchi, Hiroaki Kasashima, Tatsunari Fukuoka, Tatsuro Tamura, Masatsune Shibutani, Takahiro Toyokawa, Shigeru Lee, Masakazu Yashiro, Kiyoshi Maeda
  • 雑誌名: Oncology Letters 巻: 27 (6) 号: 6 ページ: 241-241
  • DOI: 10.3892/ol.2024.14374
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] D3 lymph node dissection using intracorporeal ultrasound for robotic right hemicolectomy ? a video vignette (2024)
  • 著者名/発表者名: Fukuoka Tatsunari、Kasashima Hiroaki、Kitayama Kishu、Iseki Yasuhito、Shibutani Masatsune、Maeda Kiyoshi
  • 雑誌名: Colorectal Disease 巻: - 号: 7 ページ: 1463-1464
  • DOI: 10.1111/codi.16988
• [雑誌論文] An 8-mm port site hernia after robotic-assisted ileocecal resection: a case report (2024)
  • 著者名/発表者名: Ahn Changgi、Shibutani Masatsune、Kitayama Kishu、Kasashima Hiroaki、Miki Yuichiro、Yoshii Mami、Fukuoka Tatsunari、Tamura Tatsuro、Toyokawa Takahiro、Lee Shigeru、Maeda Kiyoshi
  • 雑誌名: Surgical Case Reports 巻: 10 号: 1
  • DOI: 10.1186/s40792-024-01878-x
• [雑誌論文] An Improvement of Exertional Dyspnea by the Reintroduction of Anti-EGFR Antibody in Patients with Metastatic Rectal Cancer Who Developed Cancerous Lymphangiopathy: A Case Report (2024)
  • 著者名/発表者名: Shibutani Masatsune、Tanda Hideki、Fukuoka Tatsunari、Kasashima Hiroaki、Kashiwagi Shinichiro、Maeda Kiyoshi
  • 雑誌名: Case Reports in Oncology 巻: - 号: 1 ページ: 511-516
  • DOI: 10.1159/000538235
• [雑誌論文] Effects of an artificial pancreas on postoperative inflammation in patients with esophageal cancer (2024)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Ryoko、Miki Yuichiro、Kasashima Hiroaki、Fukuoka Tatsunari、Yoshii Mami、Tamura Tatsuro、Shibutani Masatsune、Toyokawa Takahiro、Lee Shigeru、Maeda Kiyoshi
  • 雑誌名: BMC Surgery 巻: 24 号: 1
  • DOI: 10.1186/s12893-024-02365-8
• [雑誌論文] Optimal extent of lymph node dissection for high‐risk gastric cancer stratified by a national clinical database risk calculator (2024)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Kenji、Miki Yuichiro、Kasashima Hiroaki、Yoshii Mami、Fukuoka Tatsunari、Tamura Tatsuro、Shibutani Masatsune、Toyokawa Takahiro、Lee Shigeru、Maeda Kiyoshi
  • 雑誌名: World Journal of Surgery 巻: - 号: 5 ページ: 1198-1208
  • DOI: 10.1002/wjs.12117
• [雑誌論文] Stromal area differences with epithelial-mesenchymal transition gene changes in conjunctival and orbital mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma (2024)
  • 著者名/発表者名: Tagami Mizuki、Kasashima Hiroaki、Kakehashi Anna、Yoshikawa Atsuko、Nishio Mizuho、Misawa Norihiko、Sakai Atsushi、Wanibuchi Hideki、Yashiro Masakazu、Azumi Atsushi、Honda Shigeru
  • 雑誌名: Frontiers in Oncology 巻: 14
  • DOI: 10.3389/fonc.2024.1277749
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two families with gastric adenocarcinoma and proximal polyposis of the stomach (GAPPS): case reports and literature review (2023)
  • 著者名/発表者名: Sakuma Takashi、Sera Tomohiro、Aoyama Rika、Sawada Akinari、Kasashima Hiroaki、Ogisawa Kana、Bamba Haruka、Yashiro Masakazu
  • 雑誌名: Journal of Gastrointestinal Oncology 巻: 14 号: 6 ページ: 2650-2657
  • DOI: 10.21037/jgo-23-564
• [雑誌論文] The Effect of Bidirectional Barbed Sutures on the Duration of Common Enterotomy Closure in Intracorporeal Anastomosis (2023)
  • 著者名/発表者名: SHIBUTANI MASATSUNE、TANDA HIDEKI、FUKUOKA TATSUNARI、KASASHIMA HIROAKI、MAEDA KIYOSHI
  • 雑誌名: In Vivo 巻: 38 号: 1 ページ: 122-126
  • DOI: 10.21873/invivo.13418
• [雑誌論文] Usefulness of intraoperative ultrasound examination for laparoscopic right-side colon cancer surgery: a propensity score-matched study (2023)
  • 著者名/発表者名: Kasashima Hiroaki、Fukuoka Tatsunari、Tsujio Gen、Sugimoto Atsushi、Yonemitsu Ken、Kitayama Kisyu、Iseki Yasuhito、Shibutani Masatsune、Maeda Kiyoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 22440-22440
  • DOI: 10.1038/s41598-023-49867-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhanced SREBP2-driven cholesterol biosynthesis by PKCλ/ι deficiency in intestinal epithelial cells promotes aggressive serrated tumorigenesis (2023)
  • 著者名/発表者名: Muta Yu、Linares Juan F.、Martinez-Ordonez Anxo、Duran Angeles、Cid-Diaz Tania、Kinoshita Hiroto、Zhang Xiao、Han Qixiu、Nakanishi Yuki、Nakanishi Naoko、Cordes Thekla、Arora Gurpreet K.、Ruiz-Martinez Marc、Reina-Campos Miguel、Kasashima Hiroaki、et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-023-43690-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] THBS1-producing tumor-infiltrating monocyte-like cells contribute to immunosuppression and metastasis in colorectal cancer (2023)
  • 著者名/発表者名: Omatsu Mayuki、Nakanishi Yuki、Kasashima Hiroaki、et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1 ページ: 5534-5534
  • DOI: 10.1038/s41467-023-41095-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hyaluronan driven by epithelial aPKC deficiency remodels the microenvironment and creates a vulnerability in mesenchymal colorectal cancer (2023)
  • 著者名/発表者名: Martinez-Ordonez A, Duran A, Ruiz-Martinez M, Cid-Diaz T, Zhang X, Han Q, Kinoshita H, Muta Y, Linares JF, Kasashima H, Nakanishi Y, Omar M, Nishimura S, Avila L, Yashiro M, Maeda K, Pannellini T, Pigazzi A, Inghirami G, Marchionni L, Sigal D, Diaz-Meco MT, Moscat J.
  • 雑誌名: Cancer Cell 巻: 41 号: 2 ページ: 252-271
  • DOI: 10.1016/j.ccell.2022.11.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Analysis for the role of antigen-presenting cancer-associated fibroblasts in tumor microenvironment of colorectal cancer (2024)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Fukui, Hiroaki Kasashima, et al.
  • 学会等名: AACR Annual Meeting 2024
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of cancer associated fibroblasts isolated from refractory colorectal cancer using RNA sequence (2024)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kasashima, Yasuhiro Fukui, et al.
  • 学会等名: AACR Annual Meeting 2024
  • 国際学会
• [学会発表] シングルセルRNAseq解析を用いた腫瘍免疫へ影響を及ぼす癌関連線維芽細胞亜集団の同定と 大腸癌免疫療法への応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 笠島裕明、福井康裕、他
  • 学会等名: 第 123 回日本外科学会定期学術集会シンポジウム
• [学会発表] The identification of cancer-associated fibroblast subpoputation with antigen-presentation modulating tumor-immune microenvironment in colorectal cancer (2023)
  • 著者名/発表者名: 笠島裕明、福井康裕、他
  • 学会等名: JDDW2023シンポジウム