iPS細胞作製技術を用いた人工骨肉腫幹細胞の樹立と機能解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K09031
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 河本 旭哉 神戸大学, 医学研究科, 特命講師 (30420558)
• 研究分担者: 原 仁美 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (40437489) ; 深瀬 直政 神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (60579324) [辞退] ; 秋末 敏宏 神戸大学, 保健学研究科, 教授 (90379363) ; 青井 貴之 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 教授 (00546997) ; 川上 洋平 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (50626570)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 骨肉腫 / がん幹細胞 / iPS細胞

研究実績の概要

がん幹細胞はがんの化学療法抵抗性や再発・転移に関与していると考えられているが，腫瘍組織内に少数しか存在しないため採取が困難であり，研究を難しいものにしている．近年いくつかのがん種において，特定の因子を導入することでがん幹細胞様細胞が誘導しうることが報告されている．骨原発の悪性腫瘍である骨肉腫は希少がんであり，幹細胞研究は進んでいない．本研究の目的は，iPS細胞作製技術を応用して幹細胞の性質を併せ持つ骨肉腫幹細胞を作製し，その性質について検討することである．
ヒト骨肉腫細胞株MG-63にレトロウイルスベクターでOCT3/4・KLF4・SOX2を導入(MG-OKS株)，またコントロールとしてGFPを導入(MG-GFP株)して細胞を作製した．幹細胞表面マーカー(CD24・CD26・CD133)の発現量，細胞増殖能，薬剤耐性能，細胞遊走能を評価し，また骨分化能として，骨形成能とアルカリフォスファターゼ活性を評価した．さらにIn vivo腫瘍形成能をヌードマウス皮下移植モデルを用いて行い，形成された腫瘍の組織学的評価とKi-67・Osteocalcin・HIF1-αの発現についても検討した．
結果，MG-OKS株において幹細胞表面マーカーの発現上昇，細胞増殖速度低下，薬剤耐性能及び遊走能の増強，骨形成能の上昇を認めた．さらにIn vivoでの腫瘍形成能の増強，腫瘍組織内のKi-67・Osteocalcin・HIF1-αの発現上昇を認め，MG-OKS細胞が親細胞である骨肉腫の性質と共に，がん幹細胞の特性を併せ持っていることが示唆された．
本研究の結果から，骨肉腫細胞に特定因子を導入することでがん幹細胞の特性を獲得し得ることが明らかとなった．骨肉腫の新たな病態理解や治療標的分子の同定，それに基づく新規治療開発が展開することが期待される．

研究成果

• [雑誌論文] Surgical outcomes of metastatic bone tumors in the extremities (Surgical outcomes of bone metastases) (2021)
  • 著者名/発表者名: Hara H, Sakai Y, Kawamoto T, Fukase N, Kawakami Y, Takemori T, Fujiwara S, Kitayama K, Yahiro S, Miyamoto T, Kakutani K, Niikura T, Miyawaki D, Okada T, Sakashita A, Imamura Y, Sasaki R, Kizawa Y, Minami H, Matsumoto T, Matsushita T, Kuroda R, Akisue T
  • 雑誌名: Journal of Bone Oncology 巻: 27 ページ: 100352～100352
  • DOI: 10.1016/j.jbo.2021.100352
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical Outcome of the Patients With Brain Metastasis from Soft Tissue Sarcomas (2021)
  • 著者名/発表者名: Takemori T, Kawamoto T, Morishita M, Hara H, Fukase N, Kawakami Y, Fujiwara S, Kitayama K, Yahiro S, Miyamoto T, Fujimoto T, Fujita I, Mifune Y, Hoshino Y, Kakutani K, Matsumoto T, Matsushita T, Niikura T, Kuroda R, Akisue T
  • 雑誌名: Anticancer Research 巻: 41 ページ: 1027～1034
  • DOI: 10.21873/anticanres.14858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acquisition of cancer stem cell properties in osteosarcoma cells by defined factors (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara S, Kawamoto T, Kawakami Y, Koterazawa Y, Hara H, Takemori T, Kitayama K, Yahiro S, Kakutani K, Matsumoto T, Matsushita T, Niikura T, Koyanagi-Aoi M, Aoi T, Kuroda R, Akisue T
  • 雑誌名: Stem Cell Research & Therapy 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s13287-020-01944-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prognostic influence of the treatment approach for pulmonary metastasis in patients with soft tissue sarcoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto Teruya、Hara Hitomi、Morishita Masayuki、Fukase Naomasa、Kawakami Yohei、Takemori Toshiyuki、Fujiwara Shuichi、Kitayama Kazumichi、Yahiro Shunsuke、Miyamoto Tomohiro、Fujimoto Takuya、Fujita Ikuo、Kakutani Kenichiro、Matsumoto Tomoyuki、Matsushita Takehiko、Niikura Takahiro、Kuroda Ryosuke、Akisue Toshihiro
  • 雑誌名: Clinical & Experimental Metastasis 巻: 37 ページ: 509～517
  • DOI: 10.1007/s10585-020-10038-y
  • 査読あり
• [学会発表] Identification Of Associated MicroRNAs In Bone Destruction By Breast Cancer Metastasis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitayama K, Kawamoto T, Hara H, Fukase N, Kawakami Y, Takemori T, Fujiwara S, Yahiro S, Miyamoto T, Kuroda R, Akisue T.
  • 学会等名: 67th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of Dormant Cells in Ewing sarcoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yahiro S, Kawamoto T, Hara H, Kawakami Y, Takemori T, Fujiwara S, Kitayama K, Miyamoto T, Aoi T, Koyanagi-Aoi T, Kuroda R, Akisue T.
  • 学会等名: 67th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 国際学会
• [学会発表] A New Method to Generate Osteosarcoma Cells with Cancer Stem Cell Properties by Reprogramming Factors. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara S, Kawamoto T, Hara H, Kawakami Y, Kitayama K, Yahiro S, Aoi T, Kuroda R, Akisue T.
  • 学会等名: 66th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 国際学会
• [学会発表] Identification Of Associated MicroRNAs In Bone Destruction By Breast Cancer Metastasis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitayama K, Kawamoto T, Hara H, Fukase N, Kawakami Y, Takemori T, Fujiwara S, Yahiro S, Kuroda R, Akisue T.
  • 学会等名: 66th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 国際学会
• [学会発表] 骨肉腫細胞における特定因子導入を用いたがん幹細胞特性の獲得 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤原周一, 河本旭哉, 川上洋平, 小寺澤康文, 原仁美, 竹森俊幸, 北山和道, 八尋俊輔, 青井貴之, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • 学会等名: 第53回日本整形外科骨・軟部腫瘍学術集会
• [学会発表] がん骨転移における骨破壊に寄与するmiRNAの探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 北山和道, 河本旭哉, 原仁美, 深瀬直政, 川上洋平, 竹森俊幸, 藤原周一, 八尋俊輔, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • 学会等名: 第53回日本整形外科骨・軟部腫瘍学術集会
• [学会発表] 骨肉腫細胞における特定因子導入を用いたがん幹細胞特性の獲得 (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤原周一, 河本旭哉, 川上洋平, 小寺澤康文, 原仁美, 竹森俊幸, 北山和道, 八尋俊輔, 青井貴之, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • 学会等名: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] 乳癌骨転移における骨破壊に寄与するmiRNAの探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 北山和道, 河本旭哉, 原仁美, 深瀬直政, 川上洋平, 竹森俊幸, 藤原周一, 八尋俊輔, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • 学会等名: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] Ewing肉腫におけるcellular dormancyの同定とその特性の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 八尋俊輔, 河本旭哉, 川上洋平, 原仁美, 竹森俊幸, 藤原周一, 北山和道, 宮本智弘, 青井貴之, 黒田良祐, 秋末敏宏.
  • 学会等名: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] Antitumor effect of LAT1 inhibition on clear cell sarcoma cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Morishita M, Fujimoto T, Kawamoto T, Akisue T, Fujita I, Takemori T, Fujiwara S, Kitayama K, Yahiro S, Miyamoto T, Kawakami Y, Fukase N, Hara H, Kuroda R.
  • 学会等名: 2020 The Connective Tissue Oncology Society Annual Meeting
  • 国際学会