オルガノイド技術を用いた大腸がん浸潤・転移機構の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15297
• 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(信濃町), 准教授 (70365245)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 大腸癌 / 浸潤 / 転移 / オルガノイド / 幹細胞

研究実績の概要

切除不能大腸がんは近年の化学療法の進歩により治療成績が向上しているが，依然としてがん死亡原因の上位にある。大腸がんによる死亡原因の多くはがんの浸潤・転移による体内の腫瘍量増大にあるといえる。一方，我々は，未だがんの浸潤・転移の完全な理解には至っておらず，その治療方法に結びついていない。特に，臨床で認められるがんの浸潤・転移を擬似化するモデルシステムがなく，そのメカニズム解明の足かせとなっている。我々は，患者由来大腸がんをin vitroで培養することができるオルガノイド培養技術を開発し，また，その超免疫不全マウスへの異種移植による浸潤・転移現象のモデル化に成功した。特に，転移巣由来のがんオルガノイドは異種移植系でも転移能を保持しており，がんの機能形質理解に極めて有用なモデルであることが示された。我々は，55ラインのヒト大腸腫瘍オルガノイドを樹立し，その遺伝子変異・発現変化と細胞生物学的な形質の変化への相関性を追求し，これまで困難であったGenotype-Phenotype連関を研究するプラットフォームを構築した。さらに，CRISPR-Cas9によるゲノム編集技術をがんオルガノイドへ応用することにより，プロスペクティブな遺伝子変異や遺伝子機能操作による細胞機能解析が可能となった。本研究により大腸がんの悪性度を規定する形質変化，特に浸潤・転移のメカニズムを追及する研究基盤が確立したといえる。様々な基礎研究に応用が可能な技術であり，今後の社会への高い波及効果が期待される。

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 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1038/nature22081
  • 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: Kon S,Ishibashi K,Katoh H,Kitamoto S,Shirai T,Tanaka S,Kajita M,Ishikawa S,Yamauchi,Yako Ｙ, Kamasaki T,Nishikawa A,Kameda I, Maruyama T,Narumi R,Morita T,Sasaki Y,Enoki R,Honma S,Imamura H,Oshima M,Soga T,Miyazaki J,Duchen MR, Nam J,Onodera Y,Yoshioka S,Kikuta J,Ishii M, Imajo M,Nishida E,Fujioka Y,Ohba Y,Sato T
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 19 ページ: 530-541
  • DOI: 10.1038/ncb3509
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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 ページ: 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 ページ: 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 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: 538 ページ: 260-264
  • DOI: 10.1038/nature19768
  • 査読あり / オープンアクセス / 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 Genet 巻: 12 ページ: e1006349
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006349
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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 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 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 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
• [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）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-11-30
• [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)
  • 年月日: 2016-11-08 – 2016-11-08
• [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）
  • 年月日: 2016-10-17 – 2016-10-17
• [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）
  • 年月日: 2016-10-15 – 2016-10-15
• [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)
  • 年月日: 2016-10-08 – 2016-10-08
• [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）
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-25
• [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)
  • 年月日: 2016-07-25 – 2016-07-25
• [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）
  • 年月日: 2016-07-07 – 2016-07-07
• [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）
  • 年月日: 2016-04-22 – 2016-04-22
• [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）
  • 年月日: 2016-04-21 – 2016-04-21