遺伝子改変オルガノイドを用いたヒト大腸がん遺伝子の機能的解析基盤の構築

• 研究課題/領域番号: 26293177
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 消化器内科学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 佐藤 俊朗 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (70365245)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: 大腸癌 / 浸潤 / 転移 / オルガノイド / 幹細胞 / 下部消化管学 / 大腸がん

研究成果の概要

近年の次世代シークエンス技術の進歩と大規模なシークエンス解析プロジェクトにより, 大腸がんの網羅的ながん遺伝子変異同定が可能になった。我々は，大腸上皮組織の体外培養技術であるオルガノイド培養とCRISPR-Cas9ゲノム編集技術を組み合わせ，ヒト大腸上皮遺伝子変異導入オルガノイドによる，がん遺伝子変異の解析に成功した。作製された遺伝子変異オルガノイドは超免疫不全マウスを用いた異種移植系により，病理組織学的な評価と浸潤・転移能などの機能形質の解析が可能である。構築されるドライバー遺伝子機能解析基盤は汎用性が高く，様々な創薬スクリーニング応用が期待でき，高い社会的波及効果を併せ持つ。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization and Targeting of LGR5+ Human Colon Cancer Stem Cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimokawa M, Ohta Y, Nishikori S, Matano M, Takano A, Fujii M, Date S, Sugimoto S, Kanai T, Sato T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell competition with normal epithelial cells promotes apical extrusion of transformed cells through metabolic changes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Kon, et al.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 530-541
  • DOI: 10.1038/ncb3509
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] IL-22BP dictates characteristics of Peyer's patch follicle-associated epithelium for antigen uptake (2017)
  • 著者名/発表者名: Jinnohara T, Kanaya T, Hase K, Sakakibara S, Kato T, Tachibana N, Sasaki T, Hashimoto Y, Sato T, Watarai H, Kunisawa J, Shibata N, Williams I, Kiyono H, and Ohno H
  • 雑誌名: J Exp Med 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expansion of adult human pancreatic tissue yields organoids harbouring progenitor cells with endocrine differentiation potential (2017)
  • 著者名/発表者名: Loomans CJM, Giuliani NW, Balak J, Ringnalda F,van Gurp L, Huch M, Boj SF, Sato T, Kester L, de Sousa Lopes SMC, Roost MS, Bonner-Weir S, Engelse MA, Rabelink TJ, Heimberg H, Vries RGJ, van Oudenaarden A, Carlotti F, Clevers H, de Koning EJP
  • 雑誌名: Science Translational Medicine 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Single Species of Clostridium Subcluster XIVa Decreased in Ulcerative Colitis Patients (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshita K, Mizuno S, Mikami Y, Sujino T, Saigusa K, Matsuoka K, Naganuma M, Sato T, Takada T, Tsuji H, Kushiro A, Nomoto K, Kanai T
  • 雑誌名: Inflamm Bowel Diｓ 巻: 22 号: 12 ページ: 2802-2810
  • DOI: 10.1097/mib.0000000000000972
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tissue-specific mutation accumulation in human adult stem cells during life (2016)
  • 著者名/発表者名: Blokzijl F,de Ligt J,Jager M,Sasselli V,Roerink S,Sasaki N,Huch M,Boymans S,Kuijk E,Prins P, Nijman I,Martincorena I,Mokry M,Wiegerinck CL,Middendorp S,Sato T,Schwank G, Nieuwenhuis EES,Verstegen MMA,van der Laan LJW,de Jonge J,IJzermans JNM, Vries RG,van de Wetering M,Stratton MR,Clevers H,Cuppen E,van Boxtel R
  • 雑誌名: Nature 巻: 238 号: 7624 ページ: 260-264
  • DOI: 10.1038/nature19768
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Zinc transporter SLC39A7/ZIP7 promotes intestinal epithelial self-renewal by resolving ER stress. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, W., Kimura, S., Iwanaga, T., Furusawa, Y., Irie, T., Izumi, H., Watanabe, T., Hijikata, A., Hara, T., Ohara, O., Koseki, H., Sato, T., Robine, S., Mori, H., Hattori, Y., Watarai, H., Mishima, K., Ohno, H., Hase, K., Fukada, T.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 12 号: 10 ページ: e1006349-e1006349
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006349
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mule Regulates the Intestinal Stem Cell Niche via the Wnt Pathway and Targets EphB3 for Proteasomal and Lysosomal Degradation (2016)
  • 著者名/発表者名: Dominguez-Brauer C, Hao Z, Elia AJ, Fortin JM, Nechanitzky R, Brauer PM, Sheng Y, Mana MD, Chio II, Haight J, Pollett A, Cairns R, Tworzyanski L, Inoue S, Reardon C, Marques A, Silvester J, Cox MA, Wakeham A, Yilmaz OH, Sabatini DM, van Es JH, Clevers H, Sato T, Mak TW
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 19 号: 2 ページ: 205-216
  • DOI: 10.1016/j.stem.2016.04.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A colorectal tumor organoid library demonstrates progressive loss of niche factor requirements. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii M, Shimokawa M, Date S, Takano A, Matano M, Ohta Y, Nanki K, Kawasaki K, Nakazato Y, Uraoka T, Watanabe T, Kanai T, Sato T.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 18 号: 6 ページ: 827-838
  • DOI: 10.1016/j.stem.2016.04.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SETD7 controls intestinal regeneration and tumorigenesis by regulating Wnt/beta-catenin and Hippo/YAP signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: Oudhoff MJ, Braam MJS, Freeman SA, Wong D, Rattray DG, Want J, Antignano F, Snyder K, Refaeli I, Hughes MR, McNagny KM, Gold MR, Arrowsmith CH, Sato T, Rossi FMV, Tatlock JT, Owen D, Brown PJ, Zaph C
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 37 号: 1 ページ: 47-57
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2016.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Active and water-soluble form of lipidated Wnt protein is maintained by a serum glycoprotein afamin/α-albumin. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mihara, E., Hirai, H., Yamamoto, H., Tamura-Kawakami, K., Matano, M., Kikuchi, A., Sato, T., and Takagi, J.
  • 雑誌名: Elife 巻: 5 ページ: 1-19
  • DOI: 10.7554/elife.11621
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] EHBP1L1 coordinates Rab8 and Bin1 to regulate apical-directed transport in polarized epithelial cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakajo A, Yoshimura SI, Togawa H, Kunii M, Iwano T, Izumi A, Noguchi Y, Watanabe A, Goto A, Sato T, Harada A.
  • 雑誌名: The Journal of Cell Biology. 巻: 3 ページ: 1474-1485
• [雑誌論文] Effcient gene engineering of human intestinal organoid using electroporation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fujii M, Matano M, Nanki K, Sato T*.
  • 雑誌名: Nature protocol 巻: 3 ページ: 1474-1485
• [雑誌論文] Combination Therapy with Infliximab and Thiopurine Compared to Infliximab Monotherapy in Maintaining Remission of Postoperative Crohn's Disease (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakuraba A, Okamoto S, Matsuoka K, Sato T, Naganuma M, Hisamatsu T, Iwao Y, Ogata H, Kanai T, Hibi T
  • 雑誌名: Digestion. 巻: 91 号: 3 ページ: 233-8
  • DOI: 10.1159/000375302
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ink4a/Arf-dependent Loss of Parietal Cells Induced by Oxidative Stress Promotes CD44-dependent Gastric Tumorigenesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Seishima R, Wada T, Tsuchihashi K, Okazaki S, Yoshikawa M, Oshima H, Oshima M, Sato T, Hasegawa H, Kitagawa Y, Goldenring JR, Saya H, Nagano O.
  • 雑誌名: Cancer Prev Res. 巻: 8:492-501 号: 6 ページ: 492-501
  • DOI: 10.1158/1940-6207.capr-15-0025-t
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Modelling colorectal cancer using CRISPR-Cas9-mediated engineering of human intestinal organoids. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matano M,Date S, Shimokawa M, Takano A, Fujii M, Ohta Y, Watanabe T, Kanai T, Sato T.
  • 雑誌名: Nature Medicine 巻: 21(3) 号: 3 ページ: 256-262
  • DOI: 10.1038/nm.3802
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Classical Th1 cells obtain colitogenicity by co-existence of RORγt-expressing T cells in experimental colitis (2014)
  • 著者名/発表者名: Saigusa K, Hisamatsu T, Handa T, Sujino T, Mikami Y, Hayashi A, Mizuno S, Takeshita K, Sato T, Matsuoka K, Kanai T
  • 雑誌名: Inflamm Bowel Dis 巻: 20 号: 10 ページ: 1820-1827
  • DOI: 10.1097/mib.0000000000000149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-talk between RORgammat+ innate lymphoid cells and intestinal macrophages induces mucosal IL-22 production in Crohn's disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: 1.Mizuno S, Mikami Y, Kamada N, Handa T, Hayashi A, Sato T, Matsuoka K, Matano M, Ohta Y, Sugita A, Koganei K, Sahara R, Takazoe M, Hisamatsu T, Kanai T.
  • 雑誌名: Inflamm Bowel Dis 巻: 20(8) 号: 8 ページ: 1426-1434
  • DOI: 10.1097/mib.0000000000000105
  • 査読あり
• [学会発表] ミニ組織培養技術の応用: がんと幹細胞ニッチ． (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 東京大学医科学研究所学友会セミナー
  • 発表場所: 東京大学医科学研究所（東京都港区）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Functional Dynamics of Human Colon Cancer Stem Cells. Cellular Dynamics in Tissues. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: National Institute for Basic Biology
  • 発表場所: Main Conference Room, Yamate-Campus（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-01-21
• [学会発表] 加齢・炎症ストレスの及ぼす腸管上皮幹細胞の分子遺伝学的変化．1PS18 ステムセルエイジング：老化の謎は解明できるか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗，南木康作，下川真理子
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
• [学会発表] Visualization of Human Colon Cancer Stem Cells Using Organoid Technology. Princess Takamatsu Cancer Research Fund. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: Current Status and Perspective of Cancer Stem Cell Research
  • 発表場所: Tokyo Palace Hotel(東京都千代田区)
• [学会発表] Easy manipulation of the genome: CRISPR technology. Translational Basic Science Novel models for GI disease (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: UEGW 2016
  • 発表場所: Ｖienna （Ａustria）
• [学会発表] Disease modeling of human colorectal cancer. EMBO (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: EMBL Symposium
  • 発表場所: Heidelberg（Germany）
• [学会発表] Gut environments and human colorectal carcinogenesis. Symposium 17. The intestinal microflora and cancer (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato, Shinya Sugimoto, Mami Matano
  • 学会等名: The 75th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • 発表場所: PACIFICO Yokohama (Yokohama,Kanagawa)
• [学会発表] ヒト大腸がん発がん・がん幹細胞のゲノム編集を用いた機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗．太田悠木，股野麻未，藤井正幸，下川真理子
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
• [学会発表] Disease Modeling of Colorectal Cancer Using Orgnaoids,Concurrent IV Disease modeling II. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: ISSCR 2016
  • 発表場所: San Francisco（America)
• [学会発表] Disease modeling of colorectal cancer using organoids (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: The 41st Naito Conference
  • 発表場所: CHATERAISE Gateaux Kingdom SAPPORO（Sapporo-shi, Hokkaido）
• [学会発表] 腸管上皮オルガノイド培養の確立とその応用．特別企画２ 日本から世界に向けて発信されたトップ研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第102回日本消化器病学会大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
• [学会発表] Intestinal Stem Cell Niche Signaling in Homeostatic and Diseased Epithelium. Session2. Gut homeostasis and IBD (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: The 5th International Forum of the 102nd General Meeting of the Japanese Society of Gastroenterology
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
• [学会発表] Dynamics of stem cell system in intestinal epithelium. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: Biochemistry and Molecular Biology 2015
  • 発表場所: Symposium 3S4 Cell and Time（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] Modeling Colorectal Cancer with Oragnoid Culture System. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: Till&McCulloch Meeting 2015
  • 発表場所: Till&McCulloch Meeting 2015 Toronto(Canada)
  • 年月日: 2015-10-27
• [学会発表] Modeling of Colorectal Cancer in a dish using an organoid culture system. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: 112th International Titisee conference
  • 発表場所: Schwarzwaldhotel Titisee(Germany)
  • 年月日: 2015-10-22
• [学会発表] ミニ組織培養技術の応用：がんと幹細胞ニッチ． (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 日本食品免疫学会
  • 発表場所: 伊藤謝恩ホール（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-10-16
• [学会発表] ゲノム編集技術を用いた人工大腸がんの作成と発がんメカニズム研究． (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: JBICバイオ関連基盤技術研究会
  • 発表場所: TIME24ビル（東京都江東区）
  • 年月日: 2015-09-29
• [学会発表] ミニ組織培養技術の応用：がんと幹細胞ニッチ.第39回阿蘇シンポジウム． (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第39回阿蘇シンポジウム
  • 発表場所: 阿蘇リゾートグランヴィリオホテル（熊本県阿蘇市）
  • 年月日: 2015-07-31
• [学会発表] オルガノイド技術のがん・再生領域におけるインパクトと挑戦． (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第14回SKIP Seminar/第81回FRONTIERS in Medical Seience Seminar Series．
  • 発表場所: 慶應義塾大学信濃町キャンパス総合医科学研究棟（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-07-30
• [学会発表] Intestinal Stem Cell Niche Signaling in Homeostatic and Diseased Epithelium. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: GI Researh Academy 2015.
  • 発表場所: Royal Park Hotel（東京都中央区）
  • 年月日: 2015-06-12
• [学会発表] 大腸癌オルガノイド培養のインパクト． (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第19回GI Cell Biology研究会．
  • 発表場所: ホテルメトロポリタンエドモント（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-06-11
• [学会発表] 3次元オルガノイド培養を用いた幹細胞・がん研究へのアプローチ． (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第14回バイオテクノロジー展（BIO tech 2015）
  • 発表場所: 東京ビックサイト（東京都江東区）
  • 年月日: 2015-05-14
• [学会発表] Modelling of colorectal cancer using CRISPR/Cas9 mediated engineering of human intestinal organoids. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: American Association of Cancer Research (AACR) annual meeting 2015.
  • 発表場所: Pennsylvania Convention Center Philadelphia（America）
  • 年月日: 2015-04-18
• [学会発表] 消化器幹細胞の培養技術確立と再生医療への応用． (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第29回日本医学会総会 2015 関西．
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-04-12
• [学会発表] ミニ組織培養技術の大腸がん研究への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第１回TRC がん幹細胞シリーズセミナー
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2015-02-17
• [学会発表] ヒト腸管上皮感細胞培養の応用：ニッチシグナルと大腸がん. (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第1回六甲医学研究会
  • 発表場所: 六甲山ホテル
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] The impact of intestinal Organoid culture system on colorectal cancer research. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: 第73回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] Establishment and Applications of Intestinal Stem Cell Culture system; Stem Cell Niche and Cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: The 33rd Sapporo International Cancer Symposium
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-06-27
• [学会発表] 細胞外環境による腸管上皮幹細胞制御とがん化機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗, 太田悠木
  • 学会等名: 第14回日本抗加齢医学会総会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2014-06-08
• [学会発表] Establishment and Applications of Intestinal Stem Cell Culture system; Stem Cell Niche and Cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: GI Researh Academy
  • 発表場所: 東京（ロイヤルパークホテル）
  • 年月日: 2014-06-06
• [学会発表] The Self-renewing Mechanism of Intestinal Stem Cell: Niche and Cancer (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato, Yuki Ohta, Ai Takano, Shoichi Date, Mamiko Matano, Mariko Shimokawa
  • 学会等名: 47th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists and Asia Pacific Developmental Biology Network
  • 発表場所: WINC愛知（名古屋）
  • 年月日: 2014-05-28
• [学会発表] Establishment and Applications of Intestinal Stem Cell Culture System. (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: Annual International Workshop onMucosal Immunology and Vaccine for Young Investigators.
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-05-23
• [学会発表] 腸管幹細胞とそのニッチ (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 京都大学再生医科学研究所公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2014-05-13
• [学会発表] 消化管上皮幹細胞培養の基盤と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗，Hans Clevers, 金井隆典
  • 学会等名: 第100回日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2014-04-25
• [学会発表] 消化器ミニ組織培養の開発とその再生医療応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第51回日本臨床分子医学会学術集会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
  • 年月日: 2014-04-11
• [図書] Mini-Gut Organoids: Reconstitution of the Stem Cell Niche. (2015)
  • 著者名/発表者名: Date S, Sato T*.
  • 総ページ数: 21
  • 出版者: Annual Review of Cell and Developmental Biology.
• [図書] Back to 2D Culture for Ground State of Intestinal Stem Cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimokawa M, Sato T*.
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: Cell Stem Cell.
• [図書] SnapShot: Growing Organoids from Stem Cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato T*, Clevers H*.
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: Cell
• [図書] Wntシグナルによる消化器上皮幹細胞制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] ヒト消化器上皮培養によるオーダーメイド治療への可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 太田悠木，佐藤俊朗
  • 出版者: 先端医学社