癌幹細胞ニッチの分子基盤解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04292
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 田賀 哲也 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (40192629)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 癌 / 癌幹細胞 / ニッチ / グリオーマ / シグナル伝達

研究実績の概要

癌の進展・転移・再発に寄与する癌幹細胞を支持する微小環境(癌幹細胞ニッチ)は治療標的として重要であるが、分子基盤は未解明である。本研究は癌幹細胞ニッチの機能をもつ合成ポリマーの探索という斬新な方法でその解決にあたることを目的に実施された。研究代表者が海外共同研究者と開発を進めた多種類の合成ポリマーアレイスライドと蛍光イメージングによる癌幹細胞自己複製ニッチ評価系をもとに探索した癌幹細胞ニッチポリマーに結合する蛋白質として準備研究で得たニッチ分子候補を軸にした取組により、本年度末までに以下の実績を上げた。
準備研究でラットC6グリオーマの癌幹細胞を支持するニッチポリマーに結合する癌幹細胞ニッチ分子候補として鉄運搬分子transferrin (Tf)を同定し、グリオーマ患者の癌部遺伝子発現データベース解析で、Tf受容体の発現と悪性度との間に正相関を見出した。グリオーマ癌幹細胞は鉄代謝が関わるニッチを自ら構築して利用する生存戦略をとるという仮説を立て、C6グリオーマ幹細胞のマウス脳内移植系を用いて、グリオーマ組織中におけるCD204陽性の腫瘍随伴マクロファージ（TAM）に3価鉄（貯蔵鉄）の存在を見出した。これにより癌の進展における鉄貯蔵TAMの関与が明らかとなった。
C6グリオーマ癌幹細胞と非癌幹細胞についてcDNAマイクロアレイ解析を行い、単球動員やマクロファージ分化を担うCCL2やGM-CSFなどの遺伝子発現が、癌幹細胞において亢進していたことから、CCL2受容体に対する阻害剤やGM-CSFの中和抗体を用いた解析を行い、TAMの腫瘍内動員・分化に癌幹細胞が関与していることを明らかにした。
さらに、癌幹細胞によって誘導されたTAMはCD11c lowとCD11c highの2種類に大別され、後者のみが腫瘍を進展させる能力を有していることも見出した。

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

癌幹細胞ニッチについては未知の点が多い中、斬新なアプローチすなわち、多種類の合成ポリマーアレイスライドと蛍光イメージングによる癌幹細胞自己複製ニッチ評価系をもとに探索した癌幹細胞ニッチポリマーにより、いくつかの新しい知見を得ることができた。また、それらの知見については、次年度以降にさらに展開研究を進められる目処が立ったことなどから、進捗については概ね順調と考える。

今後の研究の推進方策

平成27年度に、癌幹細胞は腫瘍内に鉄代謝が関わるニッチを自ら構築して利用する生存戦略をとるという仮説で研究を進めた。今後は、5-aminolevulin酸から合成されるprotoporphyrin IX (PpIX)は鉄と結合してヘムとなることを考慮した展開を図る。PpIXの腫瘍選択的蓄積性から脳腫瘍の術中診断と光線力学療法薬に臨床応用されているため、C6グリオーマ幹細胞の移植モデルで腫瘍組織中のグリオーマ幹細胞の検出効率の鉄代謝制御による変化を解析することで、臨床応用に展開可能な知見を得ることを念頭において平成28年度以降の研究を推進する。
また、平成27年度には多種類の合成ポリマーアレイスライドと蛍光イメージングによる癌幹細胞自己複製ニッチ評価系をもとにした癌幹細胞ニッチポリマーの探索が、グリオーマ癌幹細胞ニッチ研究において一定の成果をもたらしたことから、今後は、研究協力者が確立した可視化膵臓癌幹細胞を用い、グリオーマ同様予後の極めて悪い膵臓癌について、合成ポリマーアレイスライドを用いた膵臓癌幹細胞ニッチポリマーの探索を推進する。

研究成果

• [国際共同研究] School of Chemistry, Univ. of Edinburgh(United Kingdom)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: School of Chemistry, Univ. of Edinburgh
• [雑誌論文] A synthetic polymer scaffold reveals the self-maintenance strategies of rat glioma stem cells by organization of the advantageous niche. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tabu K, Muramatsu N, Mangani C, Wu M, Zhang R, Kimura T, Terashima K, Bizen N, Kimura R, Wang W, Murota Y, Kokubu Y, Nobuhisa I, Kagawa T, Kitabayashi I, Bradley M, Taga T.
  • 雑誌名: Stem Cells 巻: 34 ページ: 1151-1162
  • DOI: 10.1002/stem.2299
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Induction of protumoral CD11c(high) macrophages by glioma cancer stem cells through GM-CSF. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kokubu Y, Tabu K, Muramatsu N, Wang W, Murota Y, Nobuhisa I, Jinushi M, Taga T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 21 ページ: 241-251
  • DOI: 10.1111/gtc.12333
  • 査読あり
• [雑誌論文] Up-regulation of lymphocyte antigen 6 complex expression in side-population cells derived from a human trophoblast cell line HTR-8/SVneo. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inagaki T, Kusunoki S, Tabu K, Okabe H, Yamada I, Taga T, Matsumoto A, Makino S, Takeda S, Kato K.
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 29 ページ: 10-21
  • DOI: 10.1007/s13577-015-0121-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and analysis of CXCR4-positive synovial sarcoma-initiating cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura T, Wang L, Tabu K, Tsuda M, Tanino M, Maekawa A, Nishihara H, Hiraga H, Taga T, Oda Y, Tanaka S.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1038/onc.2015.461
  • 査読あり
• [学会発表] Synthetic polymer-based approach revealed an adaptive capacity of glioma stem cells by inducing tumor-infiltrating and iron-accumulating macrophages (2015)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Tabu, Nozomi Muramatsu, Tetsuya Taga
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] Splenic abnormal erythropoiesis in C6 glioma-bearing mice: an implication for their environment of cancer stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Wenqian Wang, Kouichi Tabu, Yasuhiro Kokubu, Yuichiro Hagiya, Shun-ichiro Ogura, Tetsuya Taga
  • 学会等名: 第74回日本癌学会学術集会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県、名古屋市）
  • 年月日: 2015-10-08 – 2015-10-10
• [学会発表] Characterization of C6 glioma cancer stem cells and their niche (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Taga and Kouichi Tabu
  • 学会等名: Seoul National University, Cancer Research Institute (SNUCRI) Annual Symposium 2015 ‘Innovative Approaches to Explore Novel Druggable Targets’
  • 発表場所: Hwasun Kumho Resort (Hwasun, Korea)
  • 年月日: 2015-04-01 – 2015-04-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 東京医科歯科大学 難治疾患研究所 幹細胞制御分野 研究内容
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mri/scr/subjects/index.html
• [備考] Dept Stem Cell Regulation, MRI, TMDU: Res Subject
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mri/scr/english/subjects/index.html
• [備考] 研究情報データベース 基本情報 田賀哲也
  • URL: http://reins.tmd.ac.jp/html/100007289_ja.html
• [備考] Res. Information DB: Personnel Info.: TAGA Tetsuya
  • URL: http://reins.tmd.ac.jp/html/100007289_en.html