| 研究課題/領域番号 |
17K07181
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| 研究機関 | 金沢医科大学 |
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研究代表者 |
平田 英周 金沢医科大学, 医学部, 講師 (40761937)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 肺がん / 脳転移 / 分子標的治療 / 薬剤耐性 |
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| 研究実績の概要 |
① マウス心腔内接種による肺がん脳転移モデルの作成：EGFR変異を有するヒト肺がん細胞株PC9に蛍光蛋白質（EGFP）とルシフェラーゼを発現させ、ヌードマウス心腔内に接種することにより全身転移を誘導し、EGFR阻害剤ゲフィチニブの投与（0, 20, 50 mg/kg/day、2週間）を行った。結果、ゲフィチニブ治療群では脳転移巣も含め劇的に応答することが明らかとなった。しかしながら病理学的に詳細な評価を行ったところ、脳転移がん細胞は完全には消失しておらず、脳組織内に散在する形で多数の細胞がKi67陰性の非分裂細胞として生存していることが明らかとなった。またこの薬剤耐性には活性化アストロサイトが関与していることが強く示唆された。② 薬剤初期応答のキネティクス解析：MAPK/ERK活性をモニタリングするFRETバイオセンサーEKAREV-NLSを発現させたPC9細胞株を心腔内接種して脳転移を誘導した。この脳転移巣をマウス頭蓋骨に設置したイメージングウィンドウを介して2光子励起顕微鏡下にイメージングを行い、ゲフィチニブに対する応答を可視化した。結果、ゲフィチニブ投与から約40分後にがん細胞のERK活性が低下する様子を捉える事に成功した。しかしながら薬剤に対する応答が極めて良好であるため、経時的なイメージング（~2週間）で同部位を追跡することは困難であった。③ トランスクリプトーム解析による初期耐性シグナルの網羅的描出：上記マウスモデルより脳転移肺がん細胞（ゲフィチニブ 0 mg/kg/dayおよび20 mg/kg/day、2週間）を脳組織から抽出し、初期薬剤耐性に関わるシグナルの網羅的描出を目的としたトランスクリプトーム解析を行った。結果、初期薬剤耐性に関わる分子・シグナル経路としてインターロイキンを中心とした複数のサイトカイン経路を同定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
当初の計画通り、EGFR変異を有するヒト肺がん細胞の実験的脳転移マウスモデルを樹立し、ゲフィチニブに対する応答を経時的に観察することに成功した。また病理学的探索により、薬剤に対して初期耐性を示す脳転移がん細胞の性質（活性化アストロサイトに囲まれ休眠状態を呈する）を明らかにし、これら生存がん細胞のトランスクリプトーム解析により、初期薬剤耐性に関わると考えられる分子・シグナル経路を同定することにも成功した。初期応答と耐性のキネティクス解析を目的とした生体内FRETイメージングでは、上述のごとく同一がん細胞の経時的追跡は困難であったが、薬剤に対する初期応答を捉えることには成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
① ゲフィチニブに対する初期応答と耐性のキネティクス解析：がん細胞の心腔内接種と脳組織からの抽出を繰り返すことにより、親細胞株と比較してより多くの脳転移巣を形成する脳転移指向性亜細胞株PC9-BrM3を樹立することに成功した。この細胞株を用いることで同一がん細胞を経時的に追跡することができる可能性があり、現在検討中である。また生体内イメージングの代替手法として、脳スライス培養法（ex vivo法）およびマウス脳組織より樹立したアストロサイトとの3次元共培養法を確立しており、これらを併用した薬剤応答の経時的解析手法を立案中である。② 初期耐性シグナルの同定と新規治療法開発に向けた検証：トランスクリプトーム解析により薬剤耐性関連シグナルとして複数のサイトカイン経路を同定した。病理学的解析では活性化アストロサイトによる脳転移肺がん細胞の捕捉が認められているため、これらのサイトカインがアストロサイト由来である可能性が高いと考えている。現在、肺がん細胞とアストロサイトの共培養系を確立し、その培養上清を用いたサイトカインアレイ解析を行っている。これらの実験により、初期薬剤耐性に関わるアストロサイト由来の介在因子を同定し、その詳細な機能解析とマウスモデルを用いた検証実験を計画している。
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