遺伝子改変オルガノイドを用いたヒト大腸がん遺伝子の機能的解析基盤の構築

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26293177
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 佐藤 俊朗 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (70365245)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 大腸癌 / 浸潤 / 転移 / オルガノイド / 幹細胞

研究実績の概要

近年の次世代シークエンス技術の進歩と大規模なシークエンス解析プロジェクトにより, 大腸がんの網羅的ながん遺伝子変異同定が可能になった。しかしながら，発がんに寄与するドライバー遺伝子変異の同定はバイオインフォマティクスによるin sillico解析に依存しており，その生物学的な理解が追いついていない。我々は，大腸上皮組織の体外培養技術であるオルガノイド培養を開発し，これなで困難であったヒトの組織幹細胞の機能解析が可能となった。さらに，CRISPR-Cas9ゲノム編集技術を組み合わせることによるヒト大腸上皮遺伝子変異導入オルガノイドの作製により，ドライバー遺伝子と呼ばれるがん遺伝子変異を導入することに成功した。しかしながら，既知のドライバー遺伝子の組み合わせのみではがんの浸潤・転移能の獲得までには至らなかった。一方で，近年，Long tailと呼ばれるドライバー遺伝子より変異の頻度が少ないが，有意にがんに変異を認める遺伝子変異が注目されている。そこで，本研究では大腸がんの3%程度以上に認める25個の遺伝子を様々な組み合わせでノックアウトまたは変異ノックインし，人工大腸がんの作製およびその細胞生物学的特性の解析を行うこととした。作製された遺伝子変異オルガノイドは超免疫不全マウスを用いた異種移植系により，病理組織学的な評価と浸潤・転移能などの機能形質の解析が可能である。構築されるドライバー遺伝子機能解析基盤は汎用性が高く，様々な創薬スクリーニング応用が期待でき，高い社会的波及効果を併せ持つ。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization and Targeting of LGR5+ Human Colon Cancer Stem Cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimokawa M, Ohta Y, Nishikori S, Matano M, Takano A, Fujii M, Date S, Sugimoto S, Kanai T, Sato T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1038/nature2208
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell competition with normal epithelial cells promotes apical extrusion of transformed cells through metabolic changes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kon S,Ishibashi K,Katoh H,Kitamoto S,Shirai T,Tanaka S,Kajita M,Ishikawa S,Yamauchi,Yako Ｙ, Kamasaki T,Nishikawa A,Kameda I, Maruyama T,Narumi R,Morita T,Sasaki Y,Enoki R,Honma S,Imamura H,Oshima M,Soga T,Miyazaki J,Duchen MR, Nam J,Onodera Y,Yoshioka S,Kikuta J,Ishii M, Imajo M,Nishida E,Fujioka Y,Ohba Y,Sato T
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 19 ページ: 530-541
  • DOI: 10.1038/ncb3509
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] IL-22BP dictates characteristics of Peyer's patch follicle-associated epithelium for antigen uptake (2017)
  • 著者名/発表者名: Jinnohara T, Kanaya T, Hase K, Sakakibara S, Kato T, Tachibana N, Sasaki T, Hashimoto Y, Sato T, Watarai H, Kunisawa J, Shibata N, Williams I, Kiyono H, and Ohno H
  • 雑誌名: J Exp Med 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expansion of adult human pancreatic tissue yields organoids harbouring progenitor cells with endocrine differentiation potential (2017)
  • 著者名/発表者名: Loomans CJM, Giuliani NW, Balak J, Ringnalda F,van Gurp L, Huch M, Boj SF, Sato T, Kester L, de Sousa Lopes SMC, Roost MS, Bonner-Weir S, Engelse MA, Rabelink TJ, Heimberg H, Vries RGJ, van Oudenaarden A, Carlotti F, Clevers H, de Koning EJP
  • 雑誌名: Science Translational Medicine 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Single Species of Clostridium Subcluster XIVa Decreased in Ulcerative Colitis Patients (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshita K, Mizuno S, Mikami Y, Sujino T, Saigusa K, Matsuoka K, Naganuma M, Sato T, Takada T, Tsuji H, Kushiro A, Nomoto K, Kanai T
  • 雑誌名: Inflamm Bowel Diｓ 巻: 22 ページ: 2802-2810
  • DOI: 10.1097/MIB.0000000000000972
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tissue-specific mutation accumulation in human adult stem cells during life (2016)
  • 著者名/発表者名: Blokzijl F,de Ligt J,Jager M,Sasselli V,Roerink S,Sasaki N,Huch M,Boymans S,Kuijk E,Prins P, Nijman I,Martincorena I,Mokry M,Wiegerinck CL,Middendorp S,Sato T,Schwank G, Nieuwenhuis EES,Verstegen MMA,van der Laan LJW,de Jonge J,IJzermans JNM, Vries RG,van de Wetering M,Stratton MR,Clevers H,Cuppen E,van Boxtel R
  • 雑誌名: Nature 巻: 238 ページ: 260-264
  • DOI: 10.1038/nature19768
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Zinc transporter SLC39A7/ZIP7 promotes intestinal epithelial self-renewal by resolving ER stress (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohashi W, Kimura S, Iwanaga T, Furusawa Y, Irie T, Izumi H, Watanabe T, Hijikata A, Hara T, Ohara O, Koseki H, Sato T, Robine S, Mori H, Hattori Y, Watarai H, Mishima K, Ohno H, Hase K, Fukada T
  • 雑誌名: PLoS Genet 巻: 12 ページ: e1006349
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006349
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mule Regulates the Intestinal Stem Cell Niche via the Wnt Pathway and Targets EphB3 for Proteasomal and Lysosomal Degradation (2016)
  • 著者名/発表者名: Dominguez-Brauer C, Hao Z, Elia AJ, Fortin JM, Nechanitzky R, Brauer PM, Sheng Y, Mana MD, Chio II, Haight J, Pollett A, Cairns R, Tworzyanski L, Inoue S, Reardon C, Marques A, Silvester J, Cox MA, Wakeham A, Yilmaz OH, Sabatini DM, van Es JH, Clevers H, Sato T, Mak TW
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 19 ページ: 205-216
  • DOI: 10.1016/j.stem.2016.04.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A colorectal tumor organoid library demonstrates progressive loss of niche factor requirements (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii M, Shimokawa M, Date S, Takano A, Matano M, Ohta Y, Nanki K, Kawasaki K, Nakazato Y, Uraoka T, Watanabe T, Kanai T, Sato T
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 18 ページ: 827-838
  • DOI: 10.1016/j.stem.2016.04.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SETD7 controls intestinal regeneration and tumorigenesis by regulating Wnt/beta-catenin and Hippo/YAP signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: Oudhoff MJ, Braam MJS, Freeman SA, Wong D, Rattray DG, Want J, Antignano F, Snyder K, Refaeli I, Hughes MR, McNagny KM, Gold MR, Arrowsmith CH, Sato T, Rossi FMV, Tatlock JT, Owen D, Brown PJ, Zaph C
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 37 ページ: 47-57
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2016.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 加齢・炎症ストレスの及ぼす腸管上皮幹細胞の分子遺伝学的変化．1PS18 ステムセルエイジング：老化の謎は解明できるか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗，南木康作，下川真理子
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-11-30
• [学会発表] Visualization of Human Colon Cancer Stem Cells Using Organoid Technology. Princess Takamatsu Cancer Research Fund. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: Current Status and Perspective of Cancer Stem Cell Research
  • 発表場所: Tokyo Palace Hotel(東京都千代田区)
  • 年月日: 2016-11-08 – 2016-11-08
• [学会発表] Easy manipulation of the genome: CRISPR technology. Translational Basic Science Novel models for GI disease (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: UEGW 2016
  • 発表場所: Ｖienna （Ａustria）
  • 年月日: 2016-10-17 – 2016-10-17
• [学会発表] Disease modeling of human colorectal cancer. EMBO (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: EMBL Symposium
  • 発表場所: Heidelberg（Germany）
  • 年月日: 2016-10-15 – 2016-10-15
• [学会発表] Gut environments and human colorectal carcinogenesis. Symposium 17. The intestinal microflora and cancer (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato, Shinya Sugimoto, Mami Matano
  • 学会等名: The 75th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • 発表場所: PACIFICO Yokohama (Yokohama,Kanagawa)
  • 年月日: 2016-10-08 – 2016-10-08
• [学会発表] ヒト大腸がん発がん・がん幹細胞のゲノム編集を用いた機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗．太田悠木，股野麻未，藤井正幸，下川真理子
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-25
• [学会発表] Disease Modeling of Colorectal Cancer Using Orgnaoids,Concurrent IV Disease modeling II. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: ISSCR 2016
  • 発表場所: San Francisco（America)
  • 年月日: 2016-07-25 – 2016-07-25
• [学会発表] Disease modeling of colorectal cancer using organoids (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: The 41st Naito Conference
  • 発表場所: CHATERAISE Gateaux Kingdom SAPPORO（Sapporo-shi, Hokkaido）
  • 年月日: 2016-07-07 – 2016-07-07
• [学会発表] 腸管上皮オルガノイド培養の確立とその応用．特別企画２ 日本から世界に向けて発信されたトップ研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第102回日本消化器病学会大会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2016-04-22 – 2016-04-22
• [学会発表] Intestinal Stem Cell Niche Signaling in Homeostatic and Diseased Epithelium. Session2. Gut homeostasis and IBD (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: The 5th International Forum of the 102nd General Meeting of the Japanese Society of Gastroenterology
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2016-04-21 – 2016-04-21