ヒト型完全マクロファージ寛容導入免疫不全マウスによる新規がん幹細胞アッセイの確立

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24659463
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 赤司 浩一 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80380385)
• キーワード: がん幹細胞 / 異種移植アッセイ / 免疫不全マウス / マクロファージ寛容 / SIRPA

研究概要

がん幹細胞とは、自己複製能力と未分化性の維持能力を新たに獲得した悪性の幹細胞であり、腫瘍の源である。難治性悪性腫瘍の治療成績の向上には、がん幹細胞自身を標的とした新規治療法の開発が求められている。がん幹細胞を標的とする治療法の開発には、１）がん幹細胞の純化、２）その純化したがん幹細胞の生体内での機能、を知る必要がある。これらを明らかにするために必須の基本技術が、高度免疫不全マウスを用いた異種移植アッセイシステムである。本課題では、高効率な癌幹細胞アッセイのための次世代異種移植モデルを確立する。我々は、繁殖能力の高いC57/BL6ストレインに、Rag2欠損、Il2rg欠損によってマウスT細胞分化を完全遮断し、ヒト型SIRPA遺伝子をノックインし、完全ヒトCD47-ヒトSIRPA結合可能による完全マクロファージ寛容を導入したマウスラインを目指す。我々は、すでに、B6バックグランドでRag2およびIL2Rγを欠損したマウスに、NOD型SIRPA変異を導入した免疫不全マウスB6.Rag2(null)Il2rg(nul)lSIRPA(NOD/NOD)ライン(BRGS)を樹立し、現存するラインで最高の生着効率を持つNOG/NSGラインと同等の生着効率を持つこと明らかにし、Blood誌に報告した。この結果は、マクロファージ寛容の強化によって、マウスバックグラウンドによらず、新規免疫不全マウスラインの樹立が可能であることを示している。さらに、完全マクロファージ寛容導入を目的としてヒト型SIRPAをノックインしたラインの樹立した。このラインをBRGSラインと交配し、最終マウスラインの樹立を行った。現在、新型マウスラインのヒト細胞の生着効率を検証中である。

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

本課題では、高効率な癌幹細胞アッセイのための次世代異種移植モデルを確立する。我々は、繁殖能力の高いC57/BL6ストレインに、Rag2欠損、Il2rg欠損によってマウスT細胞分化を完全遮断し、ヒト型SIRPA遺伝子をノックインし、完全ヒトCD47-ヒトSIRPA結合可能による完全マクロファージ寛容を導入したマウスラインBRGhSを樹立した。
このBRGhSマウスにおいては、T細胞のリークがなく、ヒト型SIRPを持つために、マクロファージの貪食による移植片拒絶を回避可能で、NOD型SIRPAをもつBRGSラインと比べても良好なヒト造血細胞生着がみられることが予想される。
当該年度では、ヒト型SIRPAノックインライン最終ラインが得られているが、ラインの維持や今後の実験のためには、マウスコロニーの拡大、安定が必須であり、現在、交配を繰り返している。同時に、現在は、ヒト正常造血幹細胞分画を移植し、ヒト細胞の生着能を検証中である。さらに、その後は、各種がん幹細胞のアッセイ系の開始を予定している。最終ラインが得られ、マウスコロニーは順調に拡大しており、研究計画はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

新規ラインの確立、バッククロスなど作製には時間がかかるため、次年度以降もも引き続いてラインの確立を継続する｡実験には多数のマウスが必要であり、マウスコロニーの拡大、凍結杯の保存などに、時間を要することが予想される。
マウスコロニーの拡大後、各種がん幹細胞アッセイ系の至適化を試みる。現在の固形がんの異種移植アッセイでは、分離した幹細胞分画は、皮下投与で移植されるが、生着効率が低く、詳細な幹細胞分画の同定が困難であった、本課題で樹立するマウスラインでは、ヒ
ト移植片に対して完全なマクロファージ寛容が成立しており、幹細胞分画を皮下投与しても、マウス皮下に存在するマクロファージによって拒絶されることなく、高効率な生着が期待できる｡造血器腫瘍のほか、大腸がん、乳がんなど広く悪性腫瘍組織よりFACS Aria S
ORPを用いて高純度に分離した細胞分画を、静注、骨髄内、新生仔マウス顔面静脈、皮下などの投与経路で移植し、マウスでの腫瘍再構築能を検証し、至適移植法の確立ととともに固形がんにおける幹細胞分画の高度純化を目指す｡

研究成果

• [雑誌論文] Quantitation of hematogones at the time of engraftment is a useful prognostic indicator in allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shima T, Miyamoto T, Kikushige Y, Mori Y, Kamezaki K, Takase K, Henzan H, Numata A, Ito Y, Takenaka K, Iwasaki H, Kamimura T, Eto T, Nagafuji K, Teshima T, Kato K, Akashi K.
  • 雑誌名: Blood 巻: 121 ページ: 840-848
  • DOI: 10.1182/blood-2012-02-409607
  • 査読あり
• [雑誌論文] Successful treatment with anti-CC chemokine receptor 4 MoAb of relapsed adult T-cell leukemia/lymphoma after umbilical cord blood transplantation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ito Y, Miyamoto T, Chong Y, Aoki T, Kato K, Akashi K, Kamimura T.
  • 雑誌名: Bone Marrow Transplant 巻: 48 ページ: 998-999
  • DOI: 10.1038/bmt.2012.268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polymorphic Sirpa is the genetic determinant for NOD-based mouse lines to achieve efficient human cell engraftment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi T, Takenaka K, Urata S, Shima T, Kikushige Y, Tokuyama T, Iwamoto C, Nishihara M, Iwasaki H, Miyamoto T, Honma N, Nakao M, Matozaki T, Akashi K.
  • 雑誌名: Blood 巻: 121 ページ: 1316-1325
  • DOI: 10.1182/blood-2012-06-440354
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contribution of bone marrow-derived hematopoietic stem/progenitor cells to the generation of donor-marker(+) cardiomyocytes in vivo. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukata M, Ishikawa F, Najima Y, Yamauchi T, Saito Y, Takenaka K, Miyawaki K, Shimazu H, Shimoda K, Kanemaru T, Nakamura K, Odashiro K, Nagafuji K, Harada M, Akashi K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e62506
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0062506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reciprocal expression of enteric antimicrobial proteins in intestinal graft-versus-host disease. (2013)
  • 著者名/発表者名: Eriguchi Y, Uryu H, Nakamura K, Shimoji S, Takashima S, Iwasaki H, Miyamoto T, Shimono N, Hashimoto D, Akashi K, Ayabe T, Teshima T.
  • 雑誌名: Biol Blood Marrow Transplant 巻: 19 ページ: 1525-1529
  • DOI: 10.1016/j.bbmt.2013.07.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] The BALB/c-specific polymorphic SIRPA enhances its affinity for human CD47, inhibiting phagocytosis against human cells to promote xenogeneic engraftment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto C, Takenaka K, Urata S, Yamauchi T, Shima T, Kuriyama T, Daitoku S, Saito Y, Miyamoto T, Iwasaki H, Kitabayashi I, Itoh K, Kishimoto J, Kohda D, Matozaki T, Akashi K.
  • 雑誌名: Exp Hematol 巻: 42 ページ: 163-171
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2013.11.005
  • 査読あり
• [学会発表] 造血幹細胞と造血器癌幹細胞
  • 著者名/発表者名: 赤司 浩一
  • 学会等名: 第110回日本内科学会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Epigenetic Landscape of Hematopoietic Lineage Commitment Can Be Visualized by Analysis of Incorporated H3.3 Variant
  • 著者名/発表者名: Koichi Akashi
  • 学会等名: ISEH 42nd Annual Scientific Meeting
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [学会発表] Epigenetic landscape of hematopoiesis visualized by histone H3.3 incorporation is deregulated in acute myeloid leukemia
  • 著者名/発表者名: Koichi Akashi
  • 学会等名: 第72回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Cancer Stem Cells in Human Hematological Malignancies
  • 著者名/発表者名: Koichi Akashi
  • 学会等名: 第72回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Visualization of the epigenetic landscape of hematopoietic lineage commitment based on the analysis of histone H3.3 incorporation
  • 著者名/発表者名: Koichi Akashi
  • 学会等名: 第75回日本血液学会学術集会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 造血器癌幹細胞 Malignant hematopoietic stem cell
  • 著者名/発表者名: 赤司 浩一
  • 学会等名: 第55回日本小児血液・がん学会学術集会
  • 発表場所: 福岡