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

• 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

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。

癌症干细胞是具有自我更新，多潜电和产生肿瘤潜力的癌细胞群的少数，并且对治疗有抵抗力，并引起复发和转移，并且已经进行了许多研究，以靶向癌细胞作为治疗靶标。这项研究的重点是癌症干细胞独有的代谢机制。从血流，氧平衡和养分供应的角度来看，癌细胞周围的微环境对于癌症干细胞的代谢活性很重要，因此我们创建了一个PDX模型，其中将癌组织移植到裸体小鼠而不是细胞系或孤立的癌细胞中，并评估了癌细胞和周围的微型细胞。 PDX模型还包含基质成分并重现人体内部的肿瘤微环境，因此被认为是评估受微环境高度影响的代谢机制的最合适模型。我们从结肠癌患者中收集了癌症组织，产生了PDX，并从正常结肠粘膜，癌症组织和来自四个结肠癌患者到RNA-SEQ的小鼠的PDX提交了PDX，并检查了从正常结肠粘膜，癌症组织，n = 2的小鼠和无明显的Metabolic Metriatiation and P. Metabolic Molecolic Moreciation and PDX的结果。为了改善癌症干细胞的特性，有一种串行移植方法，其中小鼠PDX通过小鼠，但是由于花费大量时间，我们尝试了一种切割小鼠肿瘤并培养球体肿瘤的方法。我们重复了各种培养条件的实验，例如将癌细胞扩散到基质中或将其嵌入Matrigel中，并最终建立了一种方法，在该方法中，球体被稳定培养，细胞衬里和冷冻保存。病例的数量增加到8个，并将两个正常，癌组织，PDX和球体的样本提交给RNA-Seq进行分析。结果，在诸如糖酵解，线粒体氧化和自噬等代谢分子中，糖酵解和线粒体氧化相关的分子几乎没有变化，但是自噬相关的分子组动态变化了。