癌細胞の初期悪性化・浸潤を左右する4次元力学場の探索と浸潤抑制治療への展開

探索影响癌细胞早期恶变和侵袭的四维力学场及开发抑制侵袭的治疗方法

基本信息

批准号：
22H03943
负责人：
宮田昌悟
金额：
$ 10.82万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

癌細胞は健常組織中に特異的に発生し，固形がんでは細胞塊を形成して増殖，浸潤，多臓器への転移へと進行する．これらの過程では癌組織と周囲の力学的環境との関連が報告されている．本研究では癌発生初期の力学的環境の変動に着目し，癌細胞の上皮－間葉形質転換に与える影響を解明することを目的とする．1年目はヒト結腸腺癌由来細胞に加えて子宮頸がん由来細胞のスフェロイドを構築し，剛性の異なるアガロースゲルに包埋して子宮頸がんにおいても閉じ込め腫瘍モデルを作製した．さらに癌細胞スフェロイドの増殖・浸潤性を三次元的に観察可能な光シート顕微鏡観察系を構築した．その結果，子宮頸がん由来細胞においても周囲ゲルの剛性が一定程度高い数値を示す時に高い増殖・浸潤性を示すことが明らかとなった．さらにヒト結腸腺癌由来細胞と子宮頸がん由来細胞では高い浸潤性を示す力学的環境が異なることがわかった．スフェロイド周囲の力学的環境の計測手法としては，数値解析モデルを用いて圧縮応力を推定する方法論を構築し，浸潤を開始する際の圧縮応力を同定することに成功した．また，力学的環境の変動が癌細胞の浸潤に与える影響を明らかにするために，研究計画に先行して周期的圧縮変形を印加可能な培養装置を開発し，最大1Hz程度までの周期的な力学的刺激を閉じ込め腫瘍モデルに印加できるようにした．装置の動作検証を実施したところ，細胞の生存性を維持した状態で力学的環境を変動させることが可能であった．

癌细胞在健康的组织和固体癌症中特异性发展，它们形成细胞肿块，发展为增殖，侵袭和转移到多个器官中。这些过程报告了癌组织与周围的机械环境之间的联系。这项研究的重点是癌症发展开始时机械环境的变化，旨在阐明癌细胞对上皮 - 间质转化的影响。在第一年，除了源自人类结肠腺癌的细胞外，还建立了宫颈癌衍生细胞的球体，并嵌入具有不同刚度的琼脂糖凝胶中，以在宫颈癌中产生狭窄的肿瘤模型。此外，我们已经构建了一个轻型显微镜观察系统，该系统允许对癌细胞球体的三维观察来观察增殖和侵入性。结果，可以发现，当周围凝胶具有一定的刚性高时，即使是宫颈癌衍生的细胞也会显示出很高的增殖和侵入性。此外，发现在人类结肠腺癌衍生的细胞和宫颈癌衍生的细胞之间显示出高侵入性的机械环境不同。作为测量球体周围机械环境的方法，我们构建了一种使用数值分析模型估算压缩应力的方法，并在入侵开始时成功地识别了压缩应力。此外，为了阐明机械环境对癌细胞的变化的影响，我们开发了一种培养装置，可以在研究计划之前进行周期性的压缩变形，从而使周期性的机械刺激可将其应用于肿瘤模型。验证设备的操作后，可以在保持细胞活力的同时改变机械环境。