臨床検体のシングルセル解析による大腸癌幹細胞の代謝機構の解明

通过临床样本的单细胞分析阐明结直肠癌干细胞的代谢机制

基本信息

批准号：
21K08777
负责人：
板倉弘明
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K08777/
关键词：
初代培養大腸癌癌幹細胞代謝代謝機構シングルセル解析

项目摘要

癌幹細胞とは、自己複製能、多分化能、造腫瘍能を有する少数の癌細胞集団で、治療抵抗性を示し、再発や転移の原因となるため、癌幹細胞を治療標的とする研究が数多くなされてきた。本研究では、特に癌幹細胞独特の代謝機構に注目することとした。癌細胞周囲の微小環境も血流や、酸素バランス、栄養供給の観点から癌幹細胞の代謝活動には重要と考えられるため、細胞株や単離癌細胞ではなく、癌組織をヌードマウスに移植するPDXモデルを作製して癌細胞とそれを取り巻く微小環境について併せて評価することとした。PDXモデルは間質成分も含んでおり、体内での腫瘍微小環境を再現しているため、微小環境からの影響が大きい代謝機構を評価するのに最も適したモデルと考えた。我々は大腸癌患者の癌組織を採取し、PDXを作製し、4例の大腸癌患者由来の正常大腸粘膜、癌組織、マウスから回収したPDXをそれぞれn=2でRNA-seqに提出して検討したところ、癌組織とPDXの間で目立った代謝分子の変動はみられなかった。癌幹細胞性を高めるにはマウスPDXをマウスに継代してゆくserial transplantation法があるが、相当の時間を要するため、マウスの腫瘍を裁断してスフェロイド培養する方法を試みた。癌細胞をマトリゲルの上に撒く、あるいはマトリゲルの中に埋め込むなどいろいろな培養条件について実験を繰り返し、最終的に安定してスフェロイドを培養して、セルライン化もして凍結保存する方法を確立した。症例を8例に増やし、正常、癌組織、PDX、スフェロイドを各2サンプルずつRNA-seqに提出して解析した結果、解糖系、ミトコンドリア酸化、オートファジーなどの代謝関連分子のうち、解糖系、ミトコンドリア酸化関連分子の変動は僅かであったが、オートファジー関連分子群はダイナミックに大きく変動した。

癌症干细胞是一小群具有自我更新、多能性和致瘤能力的癌细胞，并且对治疗具有抵抗力，可引起复发和转移。因此，许多研究都将癌症干细胞作为治疗靶点。完毕。在这项研究中，我们特别关注癌症干细胞独特的代谢机制。癌细胞周围的微环境也被认为对癌症干细胞在血流、氧平衡和营养供应方面的代谢活动很重要，因此将癌组织而不是细胞系或分离的癌细胞移植到裸鼠体内我们决定创建 PDX 模型并评估癌细胞及其周围的微环境。由于PDX模型还包含基质成分并再现体内肿瘤微环境，因此我们认为它是评估很大程度上受微环境影响的代谢机制的最合适模型。我们收集了结直肠癌患者的癌症组织，产生了 PDX，并将从 4 名结直肠癌患者的正常结肠粘膜、癌症组织和小鼠中回收的 PDX 提交到 RNA-seq（各 n=2）。在癌组织和 PDX 之间观察到代谢分子的变化。为了提高癌症干性，有一种将小鼠PDX传代到小鼠体内的连续移植方法，但由于需要相当长的时间，我们尝试了一种切割小鼠肿瘤并将其培养成球状体的方法。经过对各种培养条件的反复实验，例如将癌细胞铺展在Matrigel上或将其包埋在Matrigel中，他们最终建立了稳定培养球体、形成细胞系和冷冻保存的方法。病例数增加至8例，将正常组织、癌组织、PDX和球体各2份样本提交RNA-seq进行分析，结果发现与代谢相关的分子，如糖酵解、线粒体氧化和线粒体氧化。自噬、糖酵解虽然线粒体氧化相关分子变化较小，但自噬相关分子却表现出较大的动态变化。