バイオリアクターを用いた器官培養による抗がん剤の感受性試験の開発

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07791
• 研究機関: 国立研究開発法人国立がん研究センター
• 研究代表者: 近藤 格 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (30284061)
• 研究分担者: 川井 章 国立研究開発法人国立がん研究センター, 中央病院, 科長 (90252965)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: バイオリアクター / 患者由来がんモデル / 抗がん剤 / 生体試料

研究実績の概要

本研究の目的は、肉腫へ適応拡大可能な抗がん剤をin vitroで調べるための新しいシステムを構築することである。希少がん・肉腫に有効な抗がん剤は限られているが、症例が少なく臨床試験を実施しがたいために、生体により近いin vitroでの実験系が求められている。既存の抗がん剤の適応拡大は、希少がんの治療法への有効なアプローチであり、症例の多いがんで承認された抗がん剤が希少がんに適応される例は多い。近年、患者由来がん細胞を用いたスクリーニングが行われており一定の成果が得られており、培養条件をより生体に近づけることで成果が期待できる。本研究の目的は、肉腫へ適応拡大可能な抗がん剤を調べるための培養システムを構築することである。そのために、①申請者が開発したバイオリアクターおよび生体試料を用いて培養を行い、腫瘍細胞の性格を長期にわたって保持できる培養条件を決定する。さらに、②長期に培養されても維持されている分子パスウェイを網羅的解析によって同定し、実験系に適した抗がん剤を選択する。そして、③感受性試験によって肉腫へ適応拡大可能な既存の抗がん剤を特定し、臨床データと比較することで有効性を評価する。

今年度は、①微小環境が腫瘍細胞の抗がん剤感受性に影響することから、生体試料から抽出した脱細胞化組織を用いた培養条件を検討し、②腫瘍組織からがん細胞の初代培養を行い新規の細胞株を樹立した。具体的には、正常組織から得られた脱細胞化組織を用いて構築される培養系における腫瘍細胞の挙動を調べた。また、手術時に得られる腫瘍組織を使用して、実験に使用するための患者由来がん細胞を樹立して抗がん剤の感受性試験を行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

今年度は、①脱細胞化組織を調製し、②調整した脱細胞化組織の存在下での腫瘍細胞の挙動、を調べた。また、③手術検体から新規の肉腫細胞株を樹立して抗がん剤の感受性試験スクリーニングを行った。マトリゲルなどの細胞外成分が細胞培養に用いられているが、細胞外成分は臓器ごとに異なるため、本来は研究の目的や腫瘍細胞ごとに最適な条件を検討する必要あがる。脱細胞化組織とは細胞外マトリックスの線維状タンパク質とプロテオグリカンを残して細胞を除去した組織であり、細胞の機能を生体に近い環境で調べる素材と考えられている。今回、腫瘍細胞としては骨肉腫を用い、骨肉腫が転移する臓器は肺なので肺の脱細胞化組織の調整法の最適化を試みた。脱細胞化組織を酵素処理によりゲル化することで、細胞培養に使用可能な素材を作製した。そして腫瘍細胞の増殖能と遊走能を指標として最適な方法を検討した。また、細胞株を樹立し、他の悪性腫瘍で治療への使用が認められている抗がん剤の薬効評価を行い、適応拡大可能な抗がん剤を特定した。今後は特定した抗がん剤の感受性の違いを、通常の培養環境と脱細胞化組織を用いた培養環境、そしてそれらをバイオリアクターで培地を還流させた条件、などにおいて比較検討する。やや遅れているとした理由は次の通りである。バイオリアクターを用いた実験および網羅的解析に着手できなかったため、やや遅れていると認識している。

今後の研究の推進方策

実験動物の肺を用いて脱細胞化組織を調整する手法を確立できたので、同じ手法をヒト正常肺に当てはめて同様の実験を行う。患者由来がん細胞株を用いて行った抗がん剤スクリーニングによって同定された抗がん剤を用いて、抗がん剤の感受性が培養環境でどのように変化するかを調べる。そして網羅的な解析により、試みている培養環境において維持されている分子背景の解析を進め、抗がん剤の感受性試験への適応を検討する。また、手術検体として得られる新鮮な腫瘍組織から細胞株を樹立して本研究に使用することを引き続き試みる。

次年度使用額が生じた理由

網羅的解析を行う予定だったが、バイオリアクターを用いた実験に着手するに至らなかったため。

研究成果

• [雑誌論文] Establishment and characterization of a novel cell line, NCC-DDLPS2-C1, derived from a patient with dedifferentiated liposarcoma (2021)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rei、Yoshimatsu Yuki、Ono Takuya、Sei Akane、Hirabayashi Kaoru、Ozawa Iwao、Kikuta Kazutaka、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 34 ページ: 990～997
  • DOI: 10.1007/s13577-021-00497-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-SS4-C1: a novel patient-derived cell line of synovial sarcoma (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Ryuto、Yoshimatsu Yuki、Noguchi Rei、Ono Takuya、Sei Akane、Takeshita Fumitaka、Sugaya Jun、Iwata Shintaro、Yoshida Akihiko、Ohtori Seiji、Kawai Akira、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 34 ページ: 998～1007
  • DOI: 10.1007/s13577-021-00509-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-MLPS1-C1: a novel patient-derived cell line of myxoid liposarcoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rei、Yoshimatsu Yuki、Sei Akane、Hirabayashi Kaoru、Ozawa Iwao、Kikuta Kazutaka、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 34 ページ: 667～674
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00454-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-PLPS1-C1, a novel patient-derived cell line of pleomorphic liposarcoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rei、Yoshimatsu Yuki、Ono Takuya、Sei Akane、Hirabayashi Kaoru、Ozawa Iwao、Kikuta Kazutaka、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 34 ページ: 688～697
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00457-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-MFS2-C1: a novel patient-derived cancer cell line of myxofibrosarcoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rei、Yoshimatsu Yuki、Ono Takuya、Sei Akane、Hirabayashi Kaoru、Ozawa Iwao、Kikuta Kazutaka、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 34 ページ: 246～253
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00420-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of a novel cell line, NCC-TGCT1-C1, derived from a patient with tenosynovial giant cell tumor (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rei、Yoshimatsu Yuki、Ono Takuya、Sei Akane、Hirabayashi Kaoru、Ozawa Iwao、Kikuta Kazutaka、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 34 ページ: 254～259
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00425-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-DDLPS1-C1: a novel patient-derived cell line of dedifferentiated liposarcoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Ryuto、Yoshimatsu Yuki、Noguchi Rei、Sei Akane、Takeshita Fumitaka、Sugaya Jun、Fukushima Suguru、Yoshida Akihiko、Ohtori Seiji、Kawai Akira、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 34 ページ: 260～270
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00436-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-LMS2-C1?a novel patient-derived cancer cell line of leiomyosarcoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rei、Yoshimatsu Yuki、Ono Takuya、Sei Akane、Hirabayashi Kaoru、Ozawa Iwao、Kikuta Kazutaka、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 34 ページ: 279～288
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00443-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-GCTB1-C1: a novel patient-derived cancer cell line of giant cell tumor of bone (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rei、Yoshimatsu Yuki、Ono Takuya、Sei Akane、Hirabayashi Kaoru、Ozawa Iwao、Kikuta Kazutaka、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 33 ページ: 1321～1328
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00415-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of a novel alveolar rhabdomyosarcoma cell line, NCC-aRMS1-C1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Sin Yooksil、Yoshimatsu Yuki、Noguchi Rei、Tsuchiya Ryuto、Sei Akane、Ono Takuya、Toki Shunichi、Kobayashi Eisuke、Arakawa Ayumu、Sugiyama Masanaka、Yoshida Akihiko、Kawai Akira、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 33 ページ: 1311～1320
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00403-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-DFSP3-C1: a novel patient-derived dermatofibrosarcoma protuberans cell line (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Yuki、Noguchi Rei、Tsuchiya Ryuto、Sei Akane、Nakagawa Makoto、Yoshida Akihiko、Kawai Akira、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 33 ページ: 894～903
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00365-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-ssRMS1-C1: a novel patient-derived spindle-cell/sclerosing rhabdomyosarcoma cell line (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Yuki、Noguchi Rei、Tsuchiya Ryuto、Sei Akane、Sugaya Jun、Iwata Shintaro、Sugiyama Masanaka、Yoshida Akihiko、Kawai Akira、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 33 ページ: 886～893
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00359-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of NCC-SS3-C1: a novel patient-derived cell line of synovial sarcoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Yuki、Noguchi Rei、Tsuchiya Ryuto、Sei Akane、Sugaya Jun、Iwata Shintaro、Yoshida Akihiko、Kawai Akira、Kondo Tadashi
  • 雑誌名: Human Cell 巻: 33 ページ: 877～885
  • DOI: 10.1007/s13577-020-00354-6
  • 査読あり
• [学会発表] 希少がん研究の推進に向けた患者由来「希少がん」モデルの網羅的な樹立 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野口玲、吉松有紀、吉田朗彦、川井章、近藤格
  • 学会等名: 第38回日本ヒト細胞学会学術集会
• [学会発表] 患者由来「希少がん」モデルを用いた研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 近藤格
  • 学会等名: 第40回日本分子腫瘍マーカー研究会
• [学会発表] Sarcoma proteogenomic using multi layer omics profiles and patient derived cancer models (2020)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Kondo, Rei Noguchi, Yuki Yoshimatsu, Yooksil Sin, Ryuto Tsuchiya, Takuya Ono, Sei Akane, Hidetaka Kosako, Kazutaka Kikuta, Akira Kawai
  • 学会等名: Human Proteome Organization World Congress
• [学会発表] PATIENT DERIVED SARCOMA MODELS TOWARDS NOVEL BIOLOGY AND TREATMENT (2020)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Kondo, Rei Noguchi, Yuki Yoshimatsu, Ryuto Tsuchiya, Takuya Ono, Yookle Sin, Akane Sei, Mami Takahashi, Jun Sugaya, Akihiko Yoshida, Kaoru Hirabayashi, Iwao Ozawa, Hidetaka Kosako, Hiroshi Ichikawa, Kazutaka Kikuta, Akira Kawai
  • 学会等名: Connective Tissue Oncology Society Annual Meeting
  • 国際学会
• [図書] 希少がん がん診療の新たな課題 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉松有紀、近藤格
  • 総ページ数: 645
  • 出版者: 日本臨床
• [図書] 肉腫―基礎・臨床の最新知見 (2020)
  • 著者名/発表者名: 近藤格
  • 総ページ数: 692
  • 出版者: 日本臨床
  • ISBN: 978-4-7581-2242-9