癌細胞初代培養系（CTOS法）を用いた分化型腺癌の放射線耐性メカニズムの検討

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K10414
• 研究機関: 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪国際がんセンター(研究所)
• 研究代表者: 遠藤 洋子 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪国際がんセンター(研究所), 研究所, 主任研究員 (20359300)
• 研究分担者: 井上 正宏 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪国際がんセンター(研究所), 研究所, 総括研究員(生化学部門長) (10342990)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 放射線感受性 / 大腸癌 / 分化型腺癌

研究実績の概要

本研究は、三次元癌細胞初代培養系CTOS（Cancer Tissue-Originated Spheroid）法を用いて分化型腺癌の放射線耐性メカニズムを検討することを目的としている。CTOSは分化型腺癌の形質を保持しており、大腸癌CTOSの場合、培養条件の違いによってLGR5やEpHB3などの幹細胞性マーカー遺伝子の発現が変化する。CTOSを用いることで、同一腫瘍内における分化度の違いによる放射線感受性の差を検討することが可能となる。
これまでに我々は、9GyのX線照射後のCTOSの再増殖に、個々のCTOS間で大きなheterogeneityが存在することを見出した。CTOSの再増殖はFocalであり、その確率はX線照射時のCTOSの状態によって変化した。我々は分化度の違いが放射線感受性に影響するという仮説を立て、大腸がんの分化状態に影響を与える可能性のある薬剤を用いて放射線感受性への影響を検討した。その結果、Wnt阻害剤が放射線照射後のCTOSの再増殖を抑制することを見出した。つまり、放射線照射後に再増殖する細胞はWntシグナルが高い細胞であることが示唆された。
また、HDAC阻害剤であるトリコスタチンAおよびVorinostatによるCTOSのpre-treatmentも9Gy照射後のCTOSの再増殖を完全に抑制した。トリコスタチンAのCTOSの分化状態への影響をマイクロアレイで検討したところ、DNA修復やチェックポイント機能にかかわる遺伝子群に加えて、LGR5やASCL2などの腸管上皮細胞の幹細胞マーカーの遺伝子発現が著しく低下していた。
これらのことから、大腸癌CTOSの放射線感受性に各細胞の分化状態が影響する可能性が示唆された。

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

HDAC阻害剤の作用点の解析や他のCTOSラインの放射線感受性データなどが集積しつつあり、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

HDAC阻害剤のマイクロアレイの結果から、HDAC阻害剤はDNA修復関連遺伝子群および腸管上皮細胞の幹細胞遺伝子群の発現を抑制することが判明した。今後、それぞれの責任因子の候補分子を選択し、放射線感受性への影響を検討する。また、genetic markingの系を確立して、再増殖する細胞がclonalであるかどうかを検討する。

次年度使用額が生じた理由

(理由）試薬代等を他のグラントから供出したので残額が生じた。
（使用計画）研究を進めるうえで必要となった備品の購入にあてる。

研究成果

• [国際共同研究] The University of Texas at Dallas/St Mark's School of Texas/The University of Texas Southwestern(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: The University of Texas at Dallas/St Mark's School of Texas/The University of Texas Southwestern
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] Kyungpook National University(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Kyungpook National University
• [雑誌論文] Spheroid Cultures of Primary Urothelial Cancer Cells: Cancer Tissue-Originated Spheroid (CTOS) Method. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Okuyama H, Endo H, Inoue M.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1655 ページ: 145-153
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-7234-0_12.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The induction of MIG6 under hypoxic conditions is critical for dormancy in primary cultured lung cancer cells with activating EGFR mutations. (2017)
  • 著者名/発表者名: Endo H, Okami J, Okuyama H, Nishizawa Y, Imamura F, Inoue M.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 20 ページ: 2824-2834
  • DOI: 10.1038/onc.2016.431.
  • 査読あり
• [雑誌論文] The distinct metabolic phenotype of lung squamous cell carcinoma defines selective vulnerability to glycolytic inhibition. (2017)
  • 著者名/発表者名: Goodwin J, Neugent ML, Lee SY, Choe JH, Choi H, Jenkins DMR, Ruthenborg RJ, Robinson MW, Jeong JY, Wake M, Abe H, Takeda N, Endo H, Inoue M, Xuan Z, Yoo H, Chen M, Ahn JM, Minna JD, Helke KL, Singh PK, Shackelford DB, Kim JW.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 15503
  • DOI: 10.1038/ncomms15503.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Radiation sensitivity assay for well-differentiated adenocarcinoma using colorectal cancer spheroid (2017)
  • 著者名/発表者名: Endo H, Kondo J, Inoue M
  • 学会等名: 第75回日本癌学会学術総会
• [備考] 大阪国際がんセンター 研究所 生化学部門
  • URL: http://www.mc.pref.osaka.jp/laboratory/department/seikagaku/