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2017 年度 実施状況報告書

MZF1誘導性の新規がん幹細胞ストレス耐性に関する検証

研究課題

研究課題/領域番号 17K11642
研究機関岡山大学

研究代表者

江口 傑徳  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (20457229)

研究分担者 十川 千春  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (10253022)
奥舎 有加  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (50762027)
岡元 邦彰  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (10311846)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードがん幹細胞 / オルガノイド / エクソソーム / 細胞外小胞 / 細胞外HSP / 三次元培養 / スフェロイド / ナノ環境
研究実績の概要

新規がん幹細胞ストレス耐性:
癌の転移や再発の原因と目されるがん幹細胞は,三次元環境下でスフェロイド(球状細胞塊)を形成する.今回試行した67種類の癌細胞株の殆どがスフェロイドを形成したのに対し,8種類は葡萄様細胞塊(GLA)を形成し,そのうち7種類は腺癌由来であった.このGLA形態は癌細胞の新規形態学的特性と考えられた.GLA形成性細胞株PC-3は去勢抵抗性前立腺癌と神経内分泌前立腺癌の特徴を併せ持つ.PC-3細胞は他の癌種と比べてin vivo腫瘍形成能およびリンパ節転移性に優っていた.幹細胞専用培地および三次元培養環境によって,PC-3細胞のGLA形成促進,細胞塊融合によるオルガノイド形成促進,増殖抑制,幹細胞マーカー(CD44v8-10)発現促進,上皮性マーカー(Eカドヘリン,EpCAM,ESRP1/2)発現促進,がん遺伝子発現促進を認めた.他方,二次元培養環境および血清刺激はこれらを抑制した.上記の幹細胞性誘導環境は,がん幹細胞マーカーEpCAM発現を誘導し,EMT誘導転写因子ZEB1の発現を抑制した.二次元培養下PC-3と比べ,PC-3オルガノイドは,タンパク質貯蔵が豊富で,盛んにEpCAM含有エクソソームを分泌し,顕著にストレス応答タンパク質HSP90αを分泌した.治療抵抗性がんは,以上のがん幹細胞特性より,ストレス耐性および治療抵抗性を発揮すると考えられた.
Takanori Eguchi, Chiharu Sogawa, Yuka Okusha, Kenta Uchibe et al "Organoids with cancer stem cell-like properties secrete exosomes and HSP90 in a 3D nanoenvironment." PLoS One. 2018 Feb 7;13(2):e0191109.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

1.産学連携により67種類に及ぶ細胞株の三次元培養データベースを公表でき,今後の癌研究に役立つと期待できる.2.細胞株によって異なる転移性を見いだし,今後の動物実験に応用できる.3.細胞塊の形態学的分類ができ,新規がん幹細胞性特性であるGLAを発見できたので,今後の研究に期待できる.4.細胞塊の大きさ,数量および低酸素レベルのハイスループット定量実験系を確立でき,今後の応用に期待できる.5.物理的ナノ環境および液性環境の両面で幹細胞特性を促進すると,細胞増殖が著しく遅くなり,一部で細胞死も観察され,今後さらに,がん幹細胞特性を知る上での重要な手掛かりが得られた.6.がん幹細胞マーカーとしてCD44ヴァリアント,上皮性スプライシング因子ESRP1/2,CD133,EpCAM,MUC1,Notchリガンド等を見い出し,癌種によって発現する癌幹細胞マーカーが異なることも分かりつつある.7.がん幹細胞特性と上皮間葉転換(EMT)特性は重なると言われてきたが,これらは一致しないことがあり,寧ろ相反する部分があることが明らかになった.8.三次元培養環境および幹細胞専用培地のいずれもがん幹細胞特性を高めることが分かった.9.三次元培養するだけで,細胞塊へのタンパク質貯留,エクソソーム分泌促進,細胞外HSP90分泌促進が起こるとの新発見があった.
10. 以上の発見を学術誌に発表できた.

今後の研究の推進方策

1.MZF1およびその関連因子ネットワークが,癌幹細胞特性とどのような関係にあるのかを知るために,機能欠失実験および分子局在解析により,これらを明らかにする.
2.これまでに見出した癌幹細胞性オルガノイド特性がストレス耐性,治療抵抗性,転移とどのように関わるのかを様々な癌種モデルや臨床検体を用いて明らかにする.

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ハーバード大学医学部/ベスイスラエルディーコネス医療センター(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ハーバード大学医学部/ベスイスラエルディーコネス医療センター
  • [雑誌論文] Organoids with Cancer Stem Cell-like Properties Secrete Exosomes and HSP90 in a 3D NanoEnvironment2018

    • 著者名/発表者名
      Eguchi Takanori, Sogawa C, Okusha Y, Uchibe K, Iinuma R, Ono K, Nakano K, Murakami J, Itoh M, Arai K, Fujiwara T, Namba Y, Murata Y, Ohyama K, Shimomura M, Okamura H, Takigawa M, Nakatsura T, Kozaki KI, Okamoto K, Calderwood SK.
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0191109

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The intranuclear PEX domain of MMP involves proliferation, migration, and metastasis of aggressive adenocarcinoma cells2018

    • 著者名/発表者名
      Yuka Okusha, Takanori Eguchi, Chiharu Sogawa, Tatsuo Okui, Keisuke Nakano, Kuniaki Okamoto, and Ken-ichi Kozaki
    • 雑誌名

      Journal of Cellular Biochemistry

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      In press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] HSP-enriched properties of extracellular vesicles involve survival of metastatic oral cancer cells2018

    • 著者名/発表者名
      Kisho Ono, Takanori Eguchi, Chiharu Sogawa, Stuart K Calderwood, Junya Futagawa, Tomonari Kasai, Masaharu Seno, Kuniaki Okamoto, Akira Sasaki and Ken-ichi Kozaki
    • 雑誌名

      Journal of Cellular Biochemistry

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      In press

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Semaphorin 4D promotes bone invasion in head and neck squamous cell carcinoma.2017

    • 著者名/発表者名
      Takada H, Ibaragi S, Eguchi T, Okui T, Obata K, Masui M, Morisawa A, Takabatake K, Kawai H, Yoshioka N, Hassan NMM, Shimo T, Hu GF, Nagatsuka H, Sasaki A.
    • 雑誌名

      International Journal of Oncology

      巻: 51 ページ: 625-32

    • DOI

      10.3892/ijo.2017.4050.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 口腔扁平上皮癌細胞株が分泌するエクソソーム中に見つかった腫瘍進展・転移因子2018

    • 著者名/発表者名
      小野喜章, 江口傑徳, 佐々木朗
    • 学会等名
      第36回 日本口腔腫瘍学会総会・学術大会
  • [学会発表] A Novel High-Throughput 3D Screening System for EMT Inhibitors2017

    • 著者名/発表者名
      Arai K, Rahman MM, Itoh M, Masuda N, Eguchi T, Nakatsura T, Calderwood SK.
    • 学会等名
      American Association of Cancer Research, Annual Meeting 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 転移性癌細胞クローンの薬剤耐性2017

    • 著者名/発表者名
      難波友里,江口傑徳,村上純,十川千春,浅海淳一,小崎健一
    • 学会等名
      第 71 回日本口腔科学会学術集会
  • [学会発表] 転移能の異なる2種類の舌癌細胞株由来エクソソームの比較検討2017

    • 著者名/発表者名
      小野喜章、江口傑徳、十川千春、村上純、藤原敏史、笠井智成、妹尾昌治、佐々木朗、小崎健一、岡元邦彰
    • 学会等名
      第9回日本RNAi研究会 第4回日本細胞外小胞学会
    • 国際学会
  • [学会発表] 舌癌細胞株由来エクソソーム解析による頚部リンパ節転移マーカーの探索2017

    • 著者名/発表者名
      Kisho Ono, Takanori Eguchi, Chiharu Sogawa, Jun Murakami, Toshifumi Fujiwara, Tomonari Kasai, Masaharu Seno, Jun-ichi Asaumi, Akira Sasaki, Ken-ichi Kozaki
    • 学会等名
      日本癌学会学術集会2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 口腔扁平上皮癌細胞由来エクソソームに含まれる分子シャペロンについての検討2017

    • 著者名/発表者名
      小野喜章, 江口傑徳, 十川千春, 村上純, 藤原敏史, 笠井智成, 妹尾昌治, 佐々木朗, 小崎健一, 岡元邦彰
    • 学会等名
      臨床ストレス応答学会2017
  • [学会発表] 薬剤耐性遺伝子を標的としたがん幹細胞制御2017

    • 著者名/発表者名
      難波友里,江口傑徳,十川千春,奥舎有加,村上純,浅海淳一,岡元邦彰,小崎健一
    • 学会等名
      分子生物学会 ConBio 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 口腔扁平上皮癌細胞由来エクソソームに含まれるプロテオームの特性2017

    • 著者名/発表者名
      小野喜章,江口傑徳,十川千春,村上純,藤原敏史,笠井智成,妹尾昌治,佐々木朗,小崎健一,岡本邦彰
    • 学会等名
      分子生物学会 ConBio 2017
    • 国際学会
  • [図書] Regulatory Roles for Hsp70 in Cancer Incidence and Tumor Progression. Frontiers in Structural Biology2018

    • 著者名/発表者名
      Taka Eguchi, Ben Lang, Ayesha Murshid, Thomas Prince, Jianling Gong and Stuart K Calderwood.
    • 総ページ数
      22
    • 出版者
      BenthamScience
    • ISBN
      978-1-68108-616-3
  • [図書] Monitoring of the Heat Shock Response with a Real-Time Luciferase Reporter. Methods Mol Biol.2018

    • 著者名/発表者名
      Kijima T, Eguchi T, Neckers L, Prince TL.
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      978-1-4939-7476-4
  • [備考] Okayama University Medical Research Updates Vol.51

    • URL

      https://www.okayama-u.ac.jp/tp/news/news_id7424.html

  • [備考] 三次元がんモデル作製で生体に近い解析を行うことに成功

    • URL

      https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press29/press-180216-2.pdf

  • [備考] がん細胞オルガノイドがタンパク質を高効率に蓄積・分泌することを解明

    • URL

      https://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id524.html

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公開日: 2018-12-17  

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