腸上皮化生を主眼とした消化器がんのスキルス化機構に関する研究

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02791
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 土屋 輝一郎 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 准教授 (40376786)
• 研究分担者: 渡辺 守 東京医科歯科大学, 高等研究院, 特別栄誉教授 (10175127) ; 伴 大輔 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (40376736)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: スキルス癌 / 腸上皮化生 / Atoh1

研究実績の概要

難治性消化器癌の多くは腸上皮化性を介することに着目し、腸上皮分化システムによる悪性形質獲得機構を解析することで、臓器横断的な共通の難治化機構を解 明することを目的とする。申請者が独自に解明したIBD付随大腸癌における腸上皮形質とスキルス化・癌幹細胞誘導機構を基盤として、膵癌・バレット食道癌など 近年増加している消化器難治癌全般にまで発展させることで、癌難治化を「癌遺伝子」ではなく「癌細胞形質」から繙くことにより新しい共通の難治化機構の同 定を試みる。臓器間共通難治化機構の解明はこれまでと異なる機序の治療薬開発のみならず腸上皮化性抑制による発がん予防まで期待できる。具体的には、1)ヒ ト大腸オルガノイドを用いた腸形質維持スキルスがんモデル構築、2)ヒト消化器がんの腸上皮形質発現によるスキルス化解析を行う。 1)ヒト大腸オルガノイドを用いた腸形質維持スキルスがんモデル構築に関しては、ヒト正常大腸及びIBD病変大腸由来のオルガノイドから長期炎症刺激を行い、 体外にてIBD罹病環境を再現することによりIBD発がんまでの経時的な解析を行った。さらに、P53遺伝子変異オルガノイドを作成し、IBD付随大腸癌の再現を試み ると共に腸形質維持との関連性を解析した。 2)ヒト消化器がんの腸上皮形質発現によるスキルス化解析に関しては、腸上皮化生を主眼とした消化器癌形質解析を行った。膵癌に関しては、発生母地である IPMNの腸形質発現機構を明らかにすると共に、膵癌での腸形質発現と悪性度との関連を解析した。

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

大腸オルガノイドモデルにおいては、Crisper/CAS9システムにてP53変異の導入に成功し、炎症発がんを模倣したモデルの構築は順調に進められている。 膵癌解析においては、倫理審査に承認され外科、病理部の協力のもと手術検体を用いた解析に着手している。さらに膵臓癌細胞株を用いた腸上皮形質誘導にも成 功し、マイクロアレイにより膵臓における腸管上皮形質誘導特異的因子も同定していることから本研究は概ね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

1)ヒト大腸オルガノイドを用いた腸形質維持スキルスがんモデル構築に関しては、正常及びIBD患者由来オルガノイド長期炎症モデル、遺伝子編集モデルの癌化 確認。具体的には培地からWntリガンド(Wnt3a, Rspondin-1)を除去しても継続培養が可能か検討する。不可能な場合は、マウスモデルで樹立した方法を用い、 GSK3阻害剤を短期間同時刺激し、Wntリガンド非依存性オルガノイドを樹立する。in vitro にてこれまで構築した悪性形質評価法により腸上皮形質・難治化・ス キルス化を評価する。また、PDXマウスを樹立しin vivo にて転移能、増殖能を評価すると共に、抗がん剤耐性を評価する予定である。 2)ヒト消化器がんの腸上皮形質発現によるスキルス化解析に関しては、樹立した腸形質動揺膵癌細胞株を用いてマイクロアレイを行い、難治化・スキルス化に関 与する遺伝子群を抽出する。具体的には候補遺伝子群を強制発現、欠損された際に難治化に影響するものを抽出する。さらに前年度の病理標本を用いてその分子 の発現を確認する。分子発現と患者情報を照合し難治化・予後に関連する因子を同定する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] T cells show amoeboid shape and frequent morphological change in?vitro, and localize to small intestinal intraepithelial region in?vivo. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuria Takei, Yasuhiro Nemoto, Ryo Morikawa, Shohei Tanaka, Shigeru Oshima, Takashi Nagaishi, Ryuichi Okamoto, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Mamoru Watanabe
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 523 ページ: 328-355
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.12.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-fat diet-derived free fatty acids impair the intestinal immune system and increase sensitivity to intestinal epithelial damage. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shohei Tanaka, Yasuhiro Nemoto, Yuria Takei, Ryo Morikawa, Shigeru Oshima, Takashi Nagaishi, Ryuichi Okamoto, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Susanne Stutte, Mamoru Watanabe
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 522 ページ: 971-977
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.11.158
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Predictors of mucosal healing during induction therapy in patients with acute moderate-to-severe ulcerative colitis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Maiko Motobayashi, Katsuyoshi Matsuoka, Kento Takenaka, Toshimitsu Fujii, Masakazu Nagahori, Kazuo Ohtsuka, Fumihiko Iwamoto, Kiichiro Tsuchiya, Mariko Negi, Yoshinobu Eishi, Mamoru Watanabe
  • 雑誌名: J. Gastroenterol. Hepatol. 巻: 34 ページ: 1004-1010
  • DOI: 10.1111/jgh.14565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutation by CRISPR System Enhances the Malignant Potential of Colon Cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sho Watanabe, Kiichiro Tsuchiya, Ryu Nishimura, Tomoaki Shirasaki, Nobuhiro Katsukura, Shuji Hibiya, Ryuichi Okamoto, Tetsuya Nakamura, Mamoru Watanabe
  • 雑誌名: Mol. Cancer Res. 巻: 17 ページ: 1459-1467
  • DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-18-1195
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ubiquitin D is Upregulated by Synergy of Notch Signalling and TNF-α in the Inflamed Intestinal Epithelia of IBD Patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ami Kawamoto, Sayaka Nagata, Sho Anzai, Junichi Takahashi, Mao Kawai, Minami Hama, Daichi Nogawa, Kouhei Yamamoto, Reiko Kuno, Kohei Suzuki, Hiromichi Shimizu, Yui Hiraguri, Shiro Yui, Shigeru Oshima, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Kazuo Ohtsuka, Masanobu Kitagawa, Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe
  • 雑誌名: J Crohns Colitis 巻: 13 ページ: 495-509
  • DOI: 10.1093/ecco-jcc/jjy180
  • 査読あり
• [学会発表] IBD病態から繙く再生医療研究への展開と臨床応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 土屋輝一郎
  • 学会等名: 第３回旭川CDワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 炎症性腸疾患モデル構築から癌化モデルへの試み (2019)
  • 著者名/発表者名: 土屋輝一郎
  • 学会等名: 第3回 がん三次元培養研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 小腸からIBDそして再生へ (2019)
  • 著者名/発表者名: 土屋輝一郎
  • 学会等名: Advanced GI & Liver Forum 15th
  • 招待講演
• [学会発表] Establishment of chronic inflammation model using human small intestinal and colonic organoids (2019)
  • 著者名/発表者名: Shuji Hibiya, Kiichiro Tsuchiya, Ryu Nishimura, Sho Watanabe, Nobuhiro Katsukura, Tomoaki Shirasaki, Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe
  • 学会等名: UEG Week 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Long-term inflammation model using human colonic organoids (2019)
  • 著者名/発表者名: Shuji Hibiya, Kiichiro Tsuchiya, Ryu Nishimura, Tomoaki Shirasaki, Sho Watanabe, Nobuhiro Katsukura, Shigeru Oshima, Ryuichi Okamoto, Tetsuya Nakamura, Mamoru Watanabe
  • 学会等名: The 7th annual meeting of AOCC
  • 国際学会
• [学会発表] Organoid model for the carcinogenesis process of CAC (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiichiro Tsuchiya
  • 学会等名: IMKASID 2019
  • 国際学会 / 招待講演