スキルス胃がん間質ダイバーシティの解明と治療標的の創出

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21KK0153
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 石本 崇胤 熊本大学, 病院, 特任准教授 (00594889)
• 研究分担者: 安田 忠仁 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 特定研究員 (00867947) ; 内原 智幸 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 特定研究員 (60835172)
• 研究期間 (年度): 2021-10-07 – 2024-03-31
• キーワード: シングルセル解析 / 胃がん / 間質 / CAFs / 多様性

研究実績の概要

CAFs (Cancer-Associated Fibroblasts)が癌の進展や浸潤・転移を促進していることは世界中の研究者により立証されている。本研究計画では、Duke-NUS Medical SchoolのProf. Patrick Tan研究室において、びまん性・腸型胃癌組織におけるシングルセルRNA sequencing解析・空間的遺伝子発現解析 (Spatial transcriptomics)をおこなう。本研究の目標は、それらの統合解析により、単一細胞レベルでの遺伝子発現ならびに空間的遺伝子発現パターンに基づいた癌―間質細胞間シグナルの同定をおこなうことで、スキルス胃がん間質の多様性（ダイバーシティ）を明らかにし、スキルス胃がん進展に関わる新規治療ターゲットを創出することである。３０症例を超える胃癌組織からのシングルセルRNAシーケンシングデータを解析により、腫瘍間質を形成するCAFs分画には３つのサブグループが存在することを同定した。中でも、線維芽細胞の活性化マーカーとして知られるFibroblast Activation Protein (FAP)陽性のCAFサブタイプの存在は、胃がん患者の予後不良と有意に相関性を有していることが明らかになった。
また、マウス胃癌細胞の移植と培養を繰り返しおこなうシリアルトランスプラントによって、高度線維化を伴う腫瘍を形成するマウスモデルを作製しており、10X VISIUMを用いたSpatial Transcriptomicsにより、線維化腫瘍の間質は３つの異なるクラスターに分類され、特定のクラスターでは好中球の遊走に関わるケモカイン発現が有意に高いことが分かった。またシングルセルRNA シーケンシングによる解析からは、免疫抑制性微小環境の形成に働くPMN-MDSCsの腫瘍内浸潤亢進を証明している。

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

胃癌組織を用いたシングルセルRNAシーケンシングデータの解析結果を論文として報告（Cancer Discovery, 2022）している。また並行して進めてきた線維化腫瘍を形成するマウスモデルを用いたSpatial Transcriptomicsにおいても、ヒト組織との共通性を見出しており、解析は順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

これまでのヒト胃がん組織を用いた解析結果を受けて、今後は転移形成に関わる微小環境多様性の検討を進める。胃がん腹膜播種に伴って貯留した腹水を用いて、腫瘍細胞以外の細胞（免疫細胞および間葉系細胞）にフォーカスを当て、マスサイトメトリーによるシングルセルレベルでのプロテオミクスを行っていく。
また、線維芽細胞の活性化マーカーであるFAPプロモーター下にtdTomatoを発現するトランスジェニックマウスを新たに作製し、このマウスから樹立した線維芽細胞とがん細胞を共培養すると、FAPプロモーターの活性化に伴いtdTomato陽性となること、胃壁への同所移植腫瘍および肝臓・肺転移巣において、tdTomato発現誘導が起こることを確認している。このマウスを用いて、血行性がん転移形成における、FAP陽性活性化線維芽細胞の意義に関して検証を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた国外出張の回数が少なかった。次年度に合算して使用できる見込み。

研究成果

• [国際共同研究] Duke-NUS Medical School(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: Duke-NUS Medical School
• [国際共同研究] MD-Anderson Cancer Center(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: MD-Anderson Cancer Center
• [雑誌論文] Tumor microenvironmental 15‐PGDH depletion promotes fibrotic tumor formation and angiogenesis in pancreatic cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Bu L, Yonemura A, Yasuda-Yoshihara N, Uchihara T, Ismagulov G, Takasugi S, Yasuda T, Okamoto Y, Kitamura F, Akiyama T, Arima K, Itoyama R, Zhang J, Fu L, Hu X, Wei, F, Arima Y, Moroishi T, Nishiyama K, Sheng G, Mukunoki T, Otani J, Baba H, Ishimoto T
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 3579～3592
  • DOI: 10.1111/cas.15495
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Gut microbiome in gastrointestinal cancer: a friend or foe? (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu Y, Baba Y, Ishimoto T, Gu X, Zhang J, Nomoto D, Okadome K, Baba H, Qiu P
  • 雑誌名: International Journal of Biological Sciences 巻: 18 ページ: 4101～4117
  • DOI: 10.7150/ijbs.69331
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Single-Cell Atlas of Lineage States, Tumor Microenvironment, and Subtype-Specific Expression Programs in Gastric Cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Kumar V, Ramnarayanan K, Sundar R, Padmanbahan N, Srivastava S, Koiwa M, Yasuda T, Koh V, Huang K, Tay S, Ho S, Tan A, Ishimoto T
  • 雑誌名: Cancer Discovery 巻: 12 ページ: 670～691
  • DOI: 10.1158/2159-8290.CD-21-0683
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] MEK inhibition suppresses metastatic progression of KRAS‐mutated gastric cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki J, Hirata Y, Otsuki Y, Suina K, Saito Y, Masuda K, Okazaki S, Ishimoto T, Saya H, Nagano O
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 916～925
  • DOI: 10.1111/cas.15244
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Gut Microbiota in Inflammatory Bowel Disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Qiu P, Ishimoto T, Fu L, Zhang J, Zhang Z, Liu Y
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fcimb.2022.733992
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Single-cell proteomic profiling of malignant ascites in gastric cancer reveals the microenvironment promoting peritoneal dissemination (2023)
  • 著者名/発表者名: Takatsugu Ishimoto
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Program A. Mini-Symposium 「Applications of mass cytometry in basic and clinical research」
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Single-cell proteomic profiling of malignant ascites in gastric cancer reveals the microenvironment promoting peritoneal dissemination (2022)
  • 著者名/発表者名: Takatsugu Ishimoto
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会、フォーラム2F-07 「個体レベルの生命科学の創発」
  • 招待講演
• [学会発表] PDGFR阻害によるスキルス胃癌間質リプログラミングを介した複合がん免疫療法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石本 崇胤
  • 学会等名: 第33回日本消化器癌発生学会総会 シンポジウム１「免疫を考慮した消化器癌研究」