| 研究課題/領域番号 |
21H02714
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
井上 正宏 京都大学, 医学研究科, 特定教授 (10342990)
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| 研究分担者 |
近藤 純平 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (80624593)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | がん幹細胞 / 可塑性 / 細胞間コミュニケーション / リアルタイムイメージング / 構造破壊 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、がんを再生臓器と捉え、がんの三次元構造破壊とその再生過程における幹細胞活性化シグナルを、時空間レベルで明らかにすることを目的とする。これまでに、Notchシグナルがストレスによる細胞塊の幹細胞化に関与していることを見出したので、本研究では、Notchシグナルの活性化をリアルタイムかつ三次元観察し、三次元的細胞間コミュニケーションの動態を明らかにする。さらに細胞アブレーションにより、構造破壊自体の幹細胞化への関与を明らかにする。がんの三次元特性の実態を明らかにし、細胞間コミュニケーションを標的とした新しいがん治療法の開発に繋げる。
これまでに、オルガノイドを化学療法剤に暴露後に一過性にNotchシグナルが活性化することを明らかにした。本研究では化学療法で誘発される細胞ダメージそのものではなく、周囲の細胞が細胞死することが、島状に残った小細胞塊の細胞にアラームとして発動し、幹細胞性を誘導するという仮説を検証するために、CTOS細胞に誘導型自殺遺伝子iCaspase９を導入し、特異的に細胞死を誘導できるようにした細胞を、parent cellと混合してCTOSを再構成させたのち、遺伝子操作した細胞のみに細胞死を誘導した。細胞死を誘導された細胞が速やかにオルガノイドから排除される過程を動画撮影した。また、細胞死の誘導で、一過性にNotchシグナルが活性化することを確認した。また、Notchシグナルのレポーターとして、HES1プロモータ誘導luciferase発現ベクターを作製し、CTOSオルガノイドに導入した。化学療法後にNotchを抑制することで再増殖を抑制できること、効果は一過性であることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
CTOS細胞に誘導型自殺遺伝子iCaspase９を導入し、非導入細胞とのキメラオルガノイドにおいて特異的に細胞死を誘導できる系を確立できたことで、今後の研究における基盤が形成された。今後、残存細胞における増殖の運命転換のメカニズムを解析する。具体的には残存細胞自身へのダメージが重要なのか、隣接細胞の細胞死が重要なのかを明らかにする。また、HES1のwhole mount in situ hybridizationやHES１のレポーター細胞の作製が完了したことから、抗がん剤曝露後のオルガノイドにおける増殖運命の決定機構を時空間的に解析する基盤を形成することができた。これらtoolを用いて、in vitroのみならず、in vivoにおける解析も行う。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに、大腸がんオルガノイドを構成する細胞の増殖運命は大きく異なり、小さなスフェロイドを生成する細胞（S-細胞）と、大きなスフェロイドを生成する細胞（L-細胞）に二分できることを見出した。一旦クローン化されると、S-細胞はS-細胞しか生まない（S-patternのスフェロイド増殖）が、L-細胞は必ずL-, S-細胞の両方を生む（D-patternのスフェロイド増殖）。S-細胞からL-細胞への転換に関する分子制御を明らかにし、論文発表した（Coppo 2023 iScience）。その中で、抗がん剤の暴露後に起こる細胞運命の転換にNotchシグナルの活性化が必須であることを明らかにした。本年度は作製したNotchシグナルのレポーターを用いて、化学療法暴露後のNotchシグナルの変化を、リアルタイムかつ空間的に解析する。増殖の運命転換がNotch依存的であること、化学療法後にNotchが一過性に活性化されることから、化学療法とNotch阻害療法の併用による再発防止効果が期待できる。本年度は細胞運命の転換が起こるタイミングを絞り込み、遺伝子発現解析を行うことにより転換に関与する遺伝子を同定する。化学療法で誘発される細胞ダメージそのものではなく、周囲の細胞が細胞死することが、残存細胞にアラームとして発動し、幹細胞性を誘導するという仮説を検証するために、CTOS細胞に誘導型自殺遺伝子iCaspase９を導入し、特異的に細胞死を誘導できる系を用いて、残存細胞の増殖の運命転換を解析する。また、In vivoにおいても同様の検討を行う。
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