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．

癌细胞是在健康组织中特异性产生的，在固体癌症中，形成细胞肿块以增殖，浸润和过渡到多器官。在这些过程中，已经报道了癌症组织与周围机械环境之间的关系。在这项研究中，目的是关注癌症早期机械环境中的波动，并阐明对癌细胞转化为跨色节的影响。在第一年，除了人类结肠癌衍生的细胞外，还建立了宫颈癌衍生的细胞，埋在琼脂糖中，具有不同的刚性，并被宫颈癌捕获以创建肿瘤模型。此外，可以在三个维度上建造一个可以观察癌细胞增殖和渗透的光学显微镜观察系统。结果，可以发现，在宫颈癌衍生的细胞中，当周围凝胶的刚度显示出一定程度的刚度时，它显示出高增殖和侵袭。此外，发现在人类结肠癌和宫颈癌衍生的细胞中衍生出的细胞中高度侵入性的机械环境有所不同。作为衡量索指围绕机械环境的一种方法，我们成功地构建了一种方法，该方法可以使用数值分析模型估算压缩应力，并在开始入侵时识别压缩应力。此外，为了阐明机械环境中波动对癌细胞浸润的影响，开发了可以提前添加周期性压缩变形的培养装置的开发，并且周期性周期性高达1 Hz。机械刺激被限制为可以应用于肿瘤模型。进行设备的操作验证时，可以在保持细胞存活的同时波动机械环境。