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2022 年度 実施状況報告書

膵臓癌幹細胞由来エクソソームが遠隔転移を亢進する分子機構に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K08684
研究機関神戸大学

研究代表者

堀 裕一  神戸大学, 保健学研究科, 教授 (80248004)

研究分担者 清水 一也  神戸大学, 保健学研究科, 保健学研究員 (50335353)
三好 真琴  神戸大学, 保健学研究科, 講師 (50433389)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード膵臓癌 / エクソソーム / 遠隔転移
研究実績の概要

研究の全体構想は膵癌細胞の遠隔転移機構を明らかにして新規治療法を創出することである。膵臓がんは5年生存率が10%以下と固形がんで最も予後不良であり、遠隔転移や局所浸潤が予後を左右する。本研究では膵癌細胞が分泌するエクソソームに着目して遠隔転移の分子機構を明らかにすることを目的とする。我々はすでに抗がん剤Gemcitabine(GEM)に耐性の膵癌患者から10種類の膵癌幹細胞株を樹立し、細胞外基質を再構築することで自己複製能を獲得することを報告し(PLoS One, 2013)、これらの細胞をマウスに移植した腫瘍でもGemcitabine耐性を持つことを示した(Pancreas, 2019)。一方、CD133陽性マウス膵臓組織幹細胞にGreen Fluorescent Protein、変異型KRASG12D、変異型p53、cyclin dependent kinase 4を遺伝子導入してマウス人工膵癌細胞(親株)を作成し、in vivoで作成した親株由来腫瘍にGEMを長期投与することにより、耐性を獲得した腫瘍からGEM耐性株を樹立した(投稿準備中)。本研究では、我々が樹立した①ヒト膵癌幹細胞株や②マウス人工膵癌幹細胞株由来のエクソソームを使って転移の初期段階の分子機構を明らかにする。初年度は、ヒト膵癌細胞株由来のエクソソームが膵癌細胞自身に上皮間葉転換を誘導することで転移の初期段階を再現できることを報告した。またこの分子機構にはTGF-b1が部分的に関与していることも明らかにした(Hori Y et al.Med Mol Morphol. 2022)。次年度は、エクソソーム投与後に癌細胞を移植することでin vivoにおいて転移が亢進するかどうかを検討した。

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

(1) ヒト膵臓がん由来のエクソソームが転移初期に及ぼす影響について:ヒト膵癌細胞株(KMC, AsPC-1, PANC-1)由来のエクソソームが自身の癌細胞に上皮間葉転換を誘導すること、その分子機構にはエクソソーム内のTransforming growth factor-beta1が部分的に関与していることを見出し報告した。(Hori Y et al. Med Mol Morphol, 2022)。この結果から、膵癌転移の超初期にエクソソームによる上皮間葉転換が起こった細胞がコロニーから遊離して転移を起こせる可能性を示した。 (2)ヒト膵癌幹細胞由来のエクソソームによるpre-metastatic nicheの形成: GFP遺伝子を導入したヒト膵癌幹細胞株由来のエクソソームを免疫不全マウスの脾臓・肺に注入し、その後に同じ経路から膵癌細胞を注入し、臓器を摘出してGFP染色で転移巣を検討したところ、コントロール(胆汁性肝硬変患者腹水中)エクソソームと比較して肝臓や肺転移の亢進が見られた(Hori Y et al. Exosomes in ascites from patients with human pancreatic cancer enhance remote metastasis partially through endothelial-mesenchymal transition, Pancreatology in press, 2023)。さらに、CD133陽性マウス人工膵癌幹細胞株由来のエクソソームを使った同様の実験でも遠隔転移の亢進を認めた。また、エクソソームによる転移亢進機構には血管内皮細胞間接着分子の発現低下を伴う内皮間葉転換を介した血管透過性の亢進が関与することが明らかになった。

今後の研究の推進方策

本研究では、我々が樹立作成した(1)ヒト膵癌幹細胞株(PLoS One, 2013; Pancreas, 2019)や(2)がん遺伝子導入により作成したマウス人工膵癌幹細胞株を使って再現性の高い遠隔転移モデルを構築し、その分子機構を明らかにして、転移抑制の新規治療薬の開発を目指す。初年度の実績から、ヒト膵癌幹細胞株またはGEM耐性マウス人工膵癌細胞由来のエクソソームが膵癌細胞の上皮間葉転換を介して遠隔転移を亢進することがin vivoやin vitroで明らかになった(Med Mol Morphol, 2022)。2年目には、エクソソームが部分的に誘導した血管内皮間葉転換を介して血管透過性が亢進し、その結果、pre-metastatic nicheが形成され、膵癌細胞のextravasationやcolonizationを促進させることが明らかになった(Pancreatology, 2023)。今後はエクソソームがどのような機序で血管外への膵癌細胞のextravasationを誘導するのか、さらには、血管外で膵癌細胞がコロニーを形成するために内皮間葉転換を起こした血管内皮細胞を利用して腫瘍血管を構築し、遠隔転移巣を構築する機序についても検討する予定である。この実験ではヒト臍帯静脈内皮細胞やマウス脳微小血管内皮細胞を使って検討する。一方、マウス人工膵癌細胞では親株由来のエクソソームに比べてGEM耐性株由来エクソソームで転移が亢進したことから(投稿準備中)、マイクロアレイによる網羅的な解析を加えて、転移促進分子を明らかにする予定である。本研究計画が遂行されれば、転移阻害剤の開発へと繋がり膵癌の予後を改善できると考える。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ感染症により、学会活動も国内で開催される国際学会にのみ参加したため、旅費の使用が少なかった。一部は物品費として使用したが繰越金が生じた。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Exosomes in ascites from patients with human pancreatic cancer enhance remote metastasis partially through endothelial-mesenchymal transition.2023

    • 著者名/発表者名
      Kimoto A, Kadoi Y, Tsuruda T, Kim YS, Miyoshi M, Nomoto Y, Nakata Y, Miyake M, Miyashita K, Shimizu K, Ajiki T, Hori Y
    • 雑誌名

      Pancreatology

      巻: 23 ページ: 377-388

    • DOI

      10.1016/j.pan.2023.04.002.

    • 査読あり
  • [学会発表] Monoamine oxidase B inhibitor has anti-tumor effect on gemcitabine-resistant human pancreatic cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Miyashita K, Miyoshi M, Kimoto A, Ohnaga T, Shimizu K, Hori Y
    • 学会等名
      International Association of Pancreatology
    • 国際学会
  • [学会発表] Pancreatic cancer cell-derived exosomes induce epithelial mesenchymal transition in human pancreatic cancer cells themselves2022

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi M, Kimoto A, Ohnaga T, Miyashita K, Shimizu K, Hori Y
    • 学会等名
      International Association of Pancreatology
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒト膵癌細胞由来エクソソームは膵癌細胞自身の上皮間葉転換を誘導する2022

    • 著者名/発表者名
      木本愛、三好真琴、宮下久美子、大永智貴、清水一也、堀裕一
    • 学会等名
      第81回日本癌学会
  • [学会発表] 膵臓がん細胞由来のエクソソームはヒト膵臓がん細胞自身の上皮間葉転換を誘導する2022

    • 著者名/発表者名
      木本愛、三好真琴、大永智貴、宮下久美子、後藤百香、三宅睦、中田裕菜、野元優奈、清水一也、堀裕一
    • 学会等名
      第54回日本臨床分子形態学会
  • [学会発表] ヒト膵癌患者由来腫瘍片の同所性異種移植モデルは遠隔転移とがん関連凝固異常を再現できる2022

    • 著者名/発表者名
      大永智貴、三好真琴、木本愛、宮下久美子、三宅睦、中田裕菜、野元優奈、清水一也、堀裕一
    • 学会等名
      第54回日本臨床分子形態学会
  • [学会発表] 膵臓がんの現況と私の膵臓がん研究2022

    • 著者名/発表者名
      堀裕一
    • 学会等名
      第54回日本臨床分子形態学会
  • [学会発表] PREBIOTICS, PARTIALLY HYDROLYZED GUAR GUM, IMPROVED THE DEFECATION STATUS VIA CHANGES IN THE FECAL MICROBIOTA AND SHORT-CHAIN FATTY ACIDS IN HEMODIALYSIS PATIENTS2022

    • 著者名/発表者名
      MIYOSHI M, KADOGUCHI H, USAMI M, HORI Y
    • 学会等名
      22nd IUNS-ICN International congress of nutrition in Tokyo
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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