Development of glioblastoma model by in vivo genome editing

通过体内基因组编辑开发胶质母细胞瘤模型

基本信息

批准号：
21K09123
负责人：
原明
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Gifu 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-21K09123/
关键词：
脳腫瘍膠芽腫遺伝子改変動物モデルゲノム編集

项目摘要

生存率が1年未満の小児脳幹グリオーマ (膠芽腫)は、生命中枢である「脳幹部」に発生し、「びまん性」(境界不明瞭)浸潤という性質から、生存中の生検や手術がほぼ不可能である。そのため、腫瘍の発生・増殖・浸潤へと続く動的なメカニズムの解明、そこから発展するべき新規バイオマーカーや治療の開発はほとんど進んでいない。本研究は遺伝性疾患の新規治療法として開発された “生体内”ゲノム編集技術を応用して、腫瘍発生・増殖・浸潤の全過程を再現しうるマウスモデルを作製し、「びまん性」、「脳幹部」など本腫瘍の特性を明らかとすることを目的とした。IG27細胞を移植したマウス脳組織の病理組織学的解析によりPSを伴うびまん性グリオーマのマウスモデル作成に成功した。免疫不全マウスへの生着率は46例中46例（100%）、全例でPSの再現を得た。腫瘍細胞と神経細胞の接着をより詳細に検証するために、電子顕微鏡を用いて観察したところ、グリオーマの神経周囲浸潤を初めて３次元で撮影することに成功した。次にIG27細胞の性質について、in vitro実験で検証した。IG27とマウス神経初代細胞の共培養を行いタイムラプス連続撮影を実施したところ、IG27細胞は野生型細胞と比較して神経細胞と接しつつ周囲を活発に移動し、神経細胞の周囲で増殖することを認めた。続いてIG27細胞のPSの原因となる遺伝子変動を特定するため、マイクロアレイで網羅的遺伝子解析を行った。IG27細胞では野生型細胞と比較して腫瘍幹細胞で認める遺伝子群の上昇および解糖系代謝に関わる遺伝子群の上昇を認めた。この結果よりIG27細胞内の解糖系代謝に注目し、116の標的代謝物をメタボローム解析で定量化したところ、解糖系代謝産物の上昇を認めた。

儿童脑干胶质瘤（胶质母细胞瘤），生存率不到1年，发生在作为生命中心的脑干，由于其“弥漫”（边界不清晰）浸润性质，不建议治疗生存期间进行活检或手术几乎是不可能的。因此，在阐明导致肿瘤发生、增殖和侵袭的动态机制以及在此基础上开发新的生物标志物和治疗方法方面进展甚微。在这项研究中，我们通过应用作为遗传性疾病新治疗方法而开发的“体内”基因组编辑技术，创建了一个可以重现肿瘤发生、增殖和侵袭整个过程的小鼠模型，目的是阐明肿瘤的特征。这个肿瘤，包括它的“脑干”。通过对移植IG27细胞的小鼠脑组织进行组织病理学分析，我们成功建立了伴有PS的弥漫性胶质瘤小鼠模型。免疫缺陷小鼠的植入率为 46 只中的 46 只 (100%)，并且在所有情况下均重现了 PS。为了更详细地检查肿瘤细胞和神经细胞之间的粘附情况，我们使用电子显微镜对其进行观察，并首次成功地在三维空间中拍摄到神经胶质瘤的神经周围浸润。接下来，我们通过体外实验验证了IG27细胞的特性。当IG27和小鼠神经原代细胞共培养并进行延时连续成像时，发现与野生型细胞I相比，IG27细胞在与神经元接触的同时在神经元周围主动移动，并在神经元周围增殖。承认了。接下来，为了鉴定导致 IG27 细胞 PS 的遗传变异，我们使用微阵列进行了全面的遗传分析。在 IG27 细胞中，我们观察到与野生型细胞相比，肿瘤干细胞中发现的基因和与糖酵解代谢相关的基因有所增加。基于这些结果，我们重点关注 IG27 细胞内的糖酵解代谢，并通过代谢组分析对 116 种目标代谢物进行了定量，发现糖酵解代谢物有所增加。