分化の揺らぎを克服する新規大腸がん治療戦略の構築

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03659
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 妹尾 浩 京都大学, 医学研究科, 教授 (90335266)
• 研究分担者: 中西 祐貴 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (40838679)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 大腸がん

研究実績の概要

令和2年度の研究実績として、大きく以下の３つの研究が挙げられる。
（1）遺伝子改変マウスの階層性を用いたニッチシグナルの解析：マウス腸腫瘍の幹細胞領域と分化細胞領域の特性を解析した。それにより、双方の領域における細胞集団および活性化シグナルの比較を行い、腫瘍細胞の分化の揺らぎを制御するニッチのプロファイルを検討できた。
（2）ヒト大腸がんオルガノイドを用いた運命決定因子の機能解析：大腸腫瘍幹細胞に一種の分化フェノタイプを腫瘍幹細胞に付与する転写因子の発現とその意義を検討した。がんの幹細胞性/未分化性と分化フェノタイプを制御するメカニズムかを検証するため、ヒト大腸がん細胞で種々の転写因子をノックアウトし、がん幹細胞の動態、および子孫がん細胞の供給に生じる変化をリニエージ・トレーシングを併用して観察した。
（3）がん組織における分化の揺らぎを制御する空間的構築の解析：上記(1)、(2)の結果を統合し、ヒト大腸がん臨床検体から作成した組織切片で分化の揺らぎを制御する因子、あるいは未分化性と分化フェノタイプを両立させる因子がどのように局在するかを免疫染色等により確認した。様々ながん幹細胞マーカーの陽性細胞、分化マーカー陽性のがん細胞、様々な間質の構成細胞の局在との関係を検証し、大腸がん組織における分化の揺らぎを制御するニッチの空間的特性検証を開始した。
これらの結果から、研究はおおむね順調に進展していると思われた。

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

令和2年度、当初の計画に沿って実施した研究は、大きく以下の３つである。
（1）遺伝子改変マウスの階層性を用いたニッチシグナルの解析：マウス腸腫瘍の幹細胞領域と分化細胞領域の特性を解析した。それにより、双方の領域における細胞集団および活性化シグナルの比較を行い、腫瘍細胞の分化の揺らぎを制御するニッチのプロファイルを検討できた。
（2）ヒト大腸がんオルガノイドを用いた運命決定因子の機能解析：大腸腫瘍幹細胞に一種の分化フェノタイプを腫瘍幹細胞に付与する転写因子の発現とその意義を検討した。がんの幹細胞性/未分化性と分化フェノタイプを制御するメカニズムかを検証するため、ヒト大腸がん細胞で種々の転写因子をノックアウトし、がん幹細胞の動態、および子孫がん細胞の供給に生じる変化をリニエージ・トレーシングを併用して観察した。
（3）がん組織における分化の揺らぎを制御する空間的構築の解析：上記(1)、(2)の結果を統合し、ヒト大腸がん臨床検体から作成した組織切片で分化の揺らぎを制御する因子、あるいは未分化性と分化フェノタイプを両立させる因子がどのように局在するかを免疫染色等により確認した。様々ながん幹細胞マーカーの陽性細胞、分化マーカー陽性のがん細胞、様々な間質の構成細胞の局在との関係を検証し、大腸がん組織における分化の揺らぎを制御するニッチの空間的特性検証を開始した。
これらは、予定されていた計画を概ね達成したものであり、研究はおおむね順調に進展していると思われた。

今後の研究の推進方策

令和3年度は以下の4つの研究を実施する。
（1）分化の揺らぎを制御する因子の動的解析：大腸がん患者由来オルガノイド等を用いて、がん幹細胞の消退に応じたRNA発現解析を行う。それにより、がん幹細胞の揺らぎの過程で、がん細胞の内在性シグナルが経時的にどのように変動するかを明らかにする。
（2）がん幹細胞分化制御メカニズムの検討：がん幹細胞に高発現する既知の因子、および上記(1)で得られる因子を阻害、活性化して、がん幹細胞分化制御因子の発現に与える影響を解析する。それにより、がん幹細胞に未分化性と分化フェノタイプを与えるシグナル・カスケードを検討する。
（3）がん組織における分化の揺らぎを制御する空間的構築の解析：ヒト大腸がん組織切片で分化の揺らぎを制御する因子、あるいは未分化性と分化フェノタイプを両立させる因子がどのように局在するかを免疫染色等によって確認する。また、がん幹細胞マーカー陽性のがん細胞、分化マーカー陽性のがん細胞、様々な間質の構成細胞の局在を検討し、それらを統合して、大腸がん組織における分化の揺らぎを制御するニッチの空間的特性を明らかにする。
（4）未分化がん細胞/がん幹細胞長期間障害モデルの検討：マウス腸腫瘍モデル、ヒト大腸がんオルガノイドモデル等で、長期間継続して陽性がん幹細胞を障害し続け、がんの退縮効果を検証する。

研究成果

• [国際共同研究] (DKFZ and DKTK(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: (DKFZ and DKTK
• [雑誌論文] SETDB1 Inhibits p53-Mediated Apoptosis and is Required for Formation of Pancreatic Ductal Adenocarcinomas in Mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ogawa S, Fukuda A, Matsumoto Y, Hanyu Y, Sono M, Fukunaga Y, Masuda T, Araki O, Nagao M, Yoshikawa T, Goto N, Hiramatsu Y, Tsuda M, Maruno T, Nakanishi Y, Hussein MS, Tsuruyama T, Takaori K, Uemoto S, Seno H
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 159 ページ: 682-696
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2020.04.047
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rb and p53 execute distinct roles in the development of pancreatic neuroendocrine tumors. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi Y, Kodama Y, Shiokawa M, Kakiuchi N, Marui S, Kuwada T, Sogabe Y, Tomono T, Mima A, Morita T, Matsumori T, Ueda T, Tsuda M, Nishikawa Y, Kuriyama K, Sakuma Y, Ota Y, Maruno T, Uza N, Masuda A, Tatsuoka H, Yabe D, Minamiguchi S, Masui T, Inagaki N, Uemoto S, Chiba T, Seno H
  • 雑誌名: Cancer Res 巻: 80 ページ: 3620-3630
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-19-2232
  • 査読あり
• [雑誌論文] CXCR4 in tumor epithelial cells mediates desmoplastic reaction in pancreatic ductal adenocarcinoma. (2020)
  • 著者名/発表者名: Morita T, Kodama Y, Shiokawa M, Kuriyama K, Marui S, Kuwada T, Sogabe Y, Matsumori T, Kakiuchi N, Tomono T, Mima A, Ueda T, Tsuda M, Yamauchi Y, Nishikawa Y, Sakuma Y, Ota Y, Maruno T, Uza N, Nagasawa T, Chiba T, Seno H.
  • 雑誌名: Cancer Res 巻: 80 ページ: 4058-4070
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-19-2745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Short educational video to improve the accuracy of colorectal polyp size estimation: Multicenter prospective study. (2020)
  • 著者名/発表者名: Utsumi T, Horimatsu T, Nishikawa Y, Teramoto A, Hirata D, Iwatate M, Sano Y, Seno H.
  • 雑誌名: Dig Endosc 巻: 32 ページ: 1074-1081
  • DOI: 10.1111/den.13638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hes1 is essential in proliferating ductal cell-mediated development of intrahepatic cholangiocarcinoma. (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsumori T, Kodama Y, Takai A, Shiokawa M, Nishikawa Y, Matsumoto T, Takeda H, Marui S, Okada H, Hirano T, Kuwada T, Sogabe Y, Kakiuchi N, Tomono T, Mima A, Morita T, Ueda T, Tsuda M, Yamauchi Y, Kuriyama K, Sakuma Y, Ota Y, Maruno T, Uza N, Marusawa H, Kageyama R, Chiba T, Seno H.
  • 雑誌名: Cancer Res 巻: 80 ページ: 5305-5316
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-20-1161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of stem cell activity in pancreatic cancer expansion by direct lineage tracing with live imaging. (2020)
  • 著者名/発表者名: Maruno T, Fukuda A, Goto N, Tsuda M, Ikuta K, Hiramatsu Y, Ogawa S, Nakanishi Y, Yamaga Y, Yoshioka T, Takaori K, Uemoto S, Saur D, Chiba T, Seno H
  • 雑誌名: Elife 巻: 10 ページ: e55117
  • DOI: 10.7554/eLife.55117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The role of the SWI/SNF chromatin remodeling complex in pancreatic ductal adenocarcinoma. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsuda M, Fukuda A, Kawai M, Araki O, Seno H.
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 112 ページ: 490-497
  • DOI: 10.1111/cas.14768
  • 査読あり
• [学会発表] Bmi1 is required for pancreatic cancer formation through regulating PI3K/AKT pathway in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sono Makoto, Fukuda Akihisa, Tsuda Motoyuki, Seno Hiroshi
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] KrasおよびWntシグナルは幽門腺型胆嚢腺腫BilINの形成に重要である (2020)
  • 著者名/発表者名: 長尾宗政、福田晃久、尾松万悠紀、並川実桜、薗誠、福永裕一、益田朋典、荒木理、吉川貴章、小川智、平松由紀子、津田喬之、丸野貴久、中西祐貴、妹尾浩
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Brg1, a subunit of the SWI/SNF complex, is critical for growth and metastasis of pancreatic cancer cells in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Osamu Araki, Akihisa Fukuda, Motoyuki Tsuda, Hiroshi Seno
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Setdb1 deletion protects against formation of pancreatic ductal adenocarcinoma by inducing p53-mediated apoptosis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ogawa, Akihisa Fukuda, Araki Osamu, Munemasa Nagao, Takaaki Yoshikawa, Yukiko Hiramatsu, Motoyuki Tsuda, Takahisa Maruno, Yuki Nakanishi, Hiroshi Seno
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Intestinal tumor stem cell specific ablation of Brg1 resulted in reduction of intestinal tumors with increased apoptosis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Yoshikawa, Akihisa Fukuda, Hiroshi Seno.
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] KrasおよびWntシグナルは幽門腺型胆嚢腺腫，幽門腺形質をもつBilINの形成に重要である (2020)
  • 著者名/発表者名: 長尾宗政、福田晃久、妹尾浩
  • 学会等名: 第28回日本消化器関連学会週間
• [学会発表] SETDB1 IS REQUIRED FOR FORMATION OF PANCREATIC DUCTAL ADENOCARCINOMA BY INHIBITING APOPTOSIS THROUGH REGULATION OF P53 EXPRESSION. (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ogawa, Akihisa Fukuda, Araki Osamu, Munemasa Nagao, Takaaki Yoshikawa, Yukiko Hiramatsu, Motoyuki Tsuda, Takahisa Maruno, Yuki Nakanishi, Hiroshi Seno
  • 学会等名: 51st Annual Meeting of the American Pancreatic Association
  • 国際学会
• [備考] 京都大学消化器内科ホームページ
  • URL: https://www.kuhp.kyoto-u.ac.jp/~gastro/