がん微小環境による大腸がんリプログラミング機構の解明

癌症微环境阐明结直肠癌重编程机制

基本信息

批准号：
15J06065
负责人：
藤井正幸
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J06065/
关键词：
大腸癌幹細胞オルガノイド

项目摘要

正常大腸上皮細胞と大腸癌細胞は遺伝子変異や染色体異常をはじめとした様々な分子生物学的特徴を異にするが，上皮側における分子異常ががん微少環境との相互作用においてどのような影響を及ぼすかは明らかとなっていない．本研究では上皮幹細胞培養法であるオルガノイド培養法を用いて分子異常とニッチシグナルの関連について検討した．まず，コホートとしてまれな組織型や転移巣を含む臨床検体よりオルガノイド樹立を行い，計55ラインから構成されるオルガノイドライブラリを構築した．オルガノイドは臨床腫瘍の組織型や遺伝子発現パターンを再現することが可能であり，腫瘍モデルツールとして極めて有用であることが示された．それぞれの腫瘍オルガノイドの培養には固有のニッチ因子条件が必要であり，分子生物学的異常との比較検討により，WntおよびEGFアゴニストの必要性はおもに遺伝子変異，遺伝子発現異常によって規定されていることがわかった．その一方で，遺伝子変異非依存的にTGF-Bへの耐性を獲得している大腸癌が多数確認され，このような大腸癌の特徴として進行癌および染色体異常を伴うことが挙げられた．また，マイクロサテライト不安定性を呈する大腸癌は他の大腸癌と全くことなる分子生物学的プロファイルを有しており，その特徴であるCpGアイランドのメチル化が挙げられた．DNAメチル化が惹起される機序について検討するため，遺伝子編集技術を用いてBRAF遺伝子変異オルガノイドを作製した．BRAF変異オルガノイドは長期培養後もメチル化は獲得せず，腸内に生理的に存在する微少環境が深く関与していることが示唆された．この異常メチル化の機序については今後さらに検討を重ねていく必要があると考えられた．

正常结肠上皮细胞和结肠癌细胞在各种分子生物学特征上存在差异，包括基因突变和染色体异常，但上皮侧的分子异常如何影响与癌症微环境的相互作用？目前尚不清楚是否会产生任何影响。在本研究中，我们使用类器官培养方法（一种上皮干细胞培养方法）研究了分子异常与生态位信号之间的关系。首先，我们从含有罕见组织学类型和转移病灶的临床标本中建立类器官作为队列，并构建了总共由55个系组成的类器官库。类器官可以再现临床肿瘤的组织学类型和基因表达模式，并已被证明作为肿瘤模型工具非常有用。每种肿瘤类器官的培养都需要独特的生态位因子条件，通过与分子生物学异常的比较研究发现，对Wnt和EGF激动剂的需求主要是由基因突变和基因表达异常决定的。另一方面，已经鉴定出许多以不依赖基因突变的方式获得TGF-B抗性的结直肠癌，这些结直肠癌的特征是晚期癌症和染色体异常。此外，表现出微卫星不稳定性的结直肠癌具有与其他结直肠癌完全不同的分子生物学特征，其中CpG岛甲基化是其特征。为了研究诱导 DNA 甲基化的机制，我们利用基因编辑技术创建了 BRAF 基因突变类器官。 BRAF突变类器官即使在长期培养后也没有获得甲基化，这表明肠道内的生理微环境与之密切相关。认为这种异常甲基化的机制今后还需要进一步研究。