【研究領域課題番号】18K15602 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

低酸素 / 放射線治療 / 膠芽腫 / 2－ニトロイミダゾール化合物 / theranostics / がん幹細胞 / 2-ニトロイミダゾール / 幹細胞 / 放射線抵抗性

【研究成果の概要】

膠芽腫の放射線抵抗性は腫瘍内低酸素領域が原因であることに着目し、低酸素領域特異的に集積するニトロイミダゾール化合物に着目した。ドラニダゾールは、膠芽腫の低酸素領域の放射線増感作用に加え、単独で低酸素領域にある腫瘍に対し殺細胞効果があることを明らかにし、その作用機序としてミトコンドリアへの影響を見出した。同種同所移植マウスモデルにおいてドラニダゾールと放射線照射の併用はマウスの生存延長に寄与し、ドラニダゾールが膠芽腫の放射線増感剤として有望な薬剤であることが示唆された。

【研究の社会的意義】

膠芽腫は放射線治療抵抗性であることが多く、膠芽腫を制御するために放射線増感剤が求められている。本研究で膠芽腫に対する有望な放射線増感剤としてドラニダゾールを見出した。低酸素マーカーとして診療で使用されている18F-FMISOと同じ2-ニトロイミダゾール化合物であり、薬剤集積と効果予測とがたてやすいという利点がある。臨床試験に進む前段階の研究を行うことができた。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】18H02582 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

天然物 / 阻害剤 / Notch / 進化 / Hes1 / 幹細胞 / タンパク質 / ケミカルバイオロジー / ビーズ / 白血病 / HIF / がん / 分子シグナル / がん幹細胞 / 標的タンパク質 / 神経幹細胞

【研究成果の概要】

生体内には生命の維持に重要であるが，ひとたび変異等で異常亢進すると疾病の原因となる，生死の天秤とも呼べる重要なシグナル伝達が存在する．我々はこれらシグナルのモジュレーターを，独自のタンパク質および細胞アッセイを用いて活性天然物を亜熱帯植物および放線菌エキスライブラリーから探索した．また単離した化合物の全合成および誘導体合成と活性評価も行った．さらには微生物の休眠遺伝子活性化法として，微生物―動物細胞共培養法を開発した．

【研究の社会的意義】

本研究では，これまでに多くの医薬候補が得られていないNotchシグナル等の阻害剤を天然物資源より，独自のアッセイ方法を用いて見いだしており，再生医薬や新規抗がん剤の種を提示しただけでなく，効率的な活性天然物の単離アッセイ方法を示しており，大きな学術的意義や社会的意義を有している．さらに休眠遺伝子活性化法として開発した病原微生物と動物細胞の共培養においては，病原微生物の「浸潤進化」というこれまでにない概念を打ち出した．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】17K09395 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

オルガノイド / 幹細胞 / HTS / 創薬スクリーニング / がん幹細胞 / 消化器がん / 化合物ライブラリー / organoid / High Throughput / High Contents Analyzer / cancer / 大腸癌 / 膵癌 / 医療・福祉 / 薬剤反応性 / 創薬

【研究成果の概要】

可視化したヒト消化器がん幹細胞を用いてHTS を行った. 1st スクリーニングでは３セットの化合物ライブラリーを使用し, 約3万化合物を検証した. 2nd screeningでは, Dose-respondsの検証を行った. これらの結果からLGR5特異的殺傷能力のある, 2つのHit化合物を選定しvalidationを行った. そのうちの１つである分子標的治療薬Aを検証した結果LGR5陽性細胞以外に効果があることがわかった。今回の結果では、ヒト消化器がん幹細胞特異的に効く薬は得られることができなかったが, 今後はコントロール基準を設定しより精度の高い解析系, 代替案を検討する必要がある.

【研究の社会的意義】

本研究は，独自に開発したオルガノイド培養技術により，消化器がん組織を直接培養しその生物学的特性と遺伝子変異プロファイルを基に最も効果的な治療薬の組み合わせを個別に選択するという，極めてシンプルな研究であるが，実際の臨床に直結した研究である．多くの研究者が類似した研究開発に取り組んでいるものの，未だ誰も成功していない．つまり，本研究は独創的というよりは源流的な研究基盤開発といえる．我々の研究の成功により，国内外の研究者や製薬会社にとって，実用面での多大なインパクトがあり，必然的に本邦の臨床・産業・研究に与える影響は極めて大きい.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】15K19349 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

消化器がん / HTS / 大腸癌 / がん幹細胞 / オルガノイド / PKI / スクリーニング / 幹細胞

【研究成果の概要】

ヒト消化器がん（大腸、胃，肝臓，膵臓）患者から採取した生検組織からがんオルガノイドを樹立し, 最適化した培養環境下において大量培養することに成功した. また遺伝子操作技術を用いて蛍光蛋白レポーターLgr5遺伝子座位へのノックインによりがん幹細胞の可視化に成功し, この技術を利用して, 樹立した消化器がん幹細胞の可視化を行った. これらの樹立したがんオルガノイドを用いてHTSを行った. 可視化した消化器がんオルガノイドに対し, 360種類のPKI libraryを用い, HTSを行った結果, 各消化器がん細胞及びがん幹細胞に効果を有する薬剤がいくつか得られた.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】解剖学一般(含組織学・発生学)

【研究領域課題番号】15K15022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞分化 / 組織形成 / 乳腺 / 幹細胞 / ダイレクトリプログラミング / 癌幹細胞 / リプログラミング / 遺伝子スクリーニング / トラップ法 / 乳腺組織 / 脱分化

【研究成果の概要】

レポーターマウスの乳腺上皮細胞(MEC)の不死化に成功しスクリーニングが効率化した。当初期待していた115個の遺伝子には活性がなく、より大きな遺伝子セットを評価する必要があった。そこでアノテーションされていないnon-coding RNAなどを含む遺伝子セットを大量に評価可能な実験系としてトランスポゾンを用いた遺伝子発現・同定技術を考案した。開発したベクターをレポーター細胞に導入し、4つの陽性クローンを得ることに成功した。その内1クローンから候補遺伝子が同定され、さらに解析を進めているところである。また、トラップ法の技術を応用し、幹細胞化遺伝子の機能評価のための各種技術を構築した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】26640072 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 次世代シークエンサー / がん幹細胞 / トリプルネガティブタイプ乳がん / ルミナルタイプ乳がん / MCM10 / 乳がん / スフィア培養 / PDXモデル / RNAシーケンス / エキソームシーケンス

【研究成果の概要】

乳がん臨床検体よりの初代培養細胞を用いて、次世代シークエンサーを用いたエクソーム解析とRNAシークエンス解析を行った。その結果、既知のがん遺伝子、がん抑制遺伝子の変異を確認、さらにがん幹細胞様細胞の新規分子標的候補が複数得られた。詳細な機能解析により、がん幹細胞を根治する新規分子標的をさらに絞り込んだ。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】泌尿器科学

【研究領域課題番号】26861299 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

前立腺癌 / 幹細胞 / 薬剤耐性 / 去勢抵抗性前立腺癌 / C4-2AT6 / バイオインフォマティクス / ドラッグリポジショニング / リプログラミング療法 / CRPC / 再プログラム化 / がん幹細胞 / 遺伝子ネットワーク / リプログラミング / アンドロゲン

【研究成果の概要】

去勢抵抗性前立腺癌（Castration Resistant Prostate Cancer: CRPC）は難治性である。申請者は難治癌における治療抵抗性獲得プロセスと、多能性幹細胞誘導・獲得プロセスの類似点に着目し、新規薬剤スクリーニング系を確立し報告してきたが、本研究は抗がん治療耐性を内包する遺伝子ネットワークを標的とし、既存薬剤を用いた抗がん剤治療耐性癌から感受性癌へのネットワークへの再プログラム化による新規治療戦略の確立を目的とし、バイオインフォマティクスを応用し、ヒト臨床検体におけるデータベースの解析から、有意に変化した細胞周期調節因子を同定した。引き続き解析を進めていく予定である。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】腫瘍診断学

【研究領域課題番号】26290049 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

胆道がん / 膵臓がん / がん幹細胞 / オルガノイド培養 / マイクロRNA / エピゲノム / 個別化治療 / 胆道・膵臓がん / 癌 / 幹細胞

【研究成果の概要】

がん幹細胞は現行の抗腫瘍薬に抵抗性を示し、がんの増殖・浸潤・転移の主な原因となっている。本研究の目的は難治がんの代表である胆道・膵臓がんに対し、がん幹細胞を標的とした革新的な治療法を開発することである。この目的を達成するために、幹細胞の新たな3次元培養法であるオルガノイド培養技術により、胆道・膵臓がん患者由来のがん組織を用いてオルガノイドを樹立した。樹立した胆道・膵臓がんオルガノイドを用いて遺伝子変異・遺伝子発現解析や薬剤感受性試験などを行うことで、既存の低分子化合物やmiR-34aをはじめとするがん抑制マイクロRNAが胆道・膵臓がんに対する安全かつ効果的な治療薬の候補となることが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】23701063 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 遺伝子 / 癌 / トランスレーショナルリサーチ / 発生・分化 / ヒストンメチル化酵素 / EZH2遺伝子 / KLF2遺伝子 / 癌幹細胞

【研究成果の概要】

がん幹細胞の維持に関与するヒストンメチル化酵素(HMT)に着目し、その標的遺伝子の同定、分子機構を解明することを目的として研究を推進した。その結果、(1)HMTであるEZH2遺伝子産物の新規標的遺伝子であるKLF2を同定した。また、(2)KLF2遺伝子の機能解析を行い、KLF2が腫瘍形成能、転移能に影響を及ぼすことが判明した。KLF2遺伝子の発現を乳癌、前立腺癌の臨床検体で評価し、腫瘍マーカーへの応用が可能である根拠が得られた(Oncogene 2011)。以上から、同分子が癌の標的分子治療へ応用できると考えた。最終年度は、KLF2遺伝子の癌幹細胞形質に及ぼす影響をFCM、遺伝子発現により検証を行い、本分子が癌細胞の幹細胞性に関わることが判明した。さらに、KLF2遺伝子の発現を誘導する低分子化合物のスクリーニングを目的に、レポータアッセイを基本としたセルベースのハイスループットスクリーニング系を構築し、薬剤ライブラリーを用いて網羅的に検討した。その結果、代謝性疾患に臨床応用されている薬剤により、KLF2遺伝子が誘導されることが分かった。結果、すでに大きな副作用の無い本剤を腫瘍の治療薬として応用できる可能性が示唆された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】放射線科学

【研究領域課題番号】23591849 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 静止期細胞 / 放射線増感 / ＰＬＤＲ / 誤修復 / 癌幹細胞 / 重粒子 / PLDR / 腫瘍幹細胞 / ATM / NBS1

【研究成果の概要】

グリオーマ細胞を用いてＸ線、粒子線での染色体異常解析を解析した。放射線増感効果が期待できるNBS1遺伝子の阻害剤であるmirinでCD133+, CD133-細胞で比較を行った。CD133＋のstem like cellはCD133-細胞と比較するとAKTの活性化が促進されることがわかった。DNA損傷を修復する能力がCD133＋のstem like cellは高いことが示唆された。また、正常線維芽細胞の静止期細胞に粒子線およびＸ線を照射しPLDRに関しても検討を行った。エックス線とことなり粒子線では非対数増殖期でも誤修復が多くPLDRが欠損する原因と考えられ粒子線治療の有効性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】病態検査学

【研究領域課題番号】19659144 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 神経成長因子 / 遺伝子導入 / アデノウイルス / がん幹細胞 / 神経膠腫 / SP細胞

【研究成果の概要】

幹細胞への外来遺伝子の導入に必要な諸条件を検討した。この際、骨髄由来間葉系幹細胞を標的細胞として用い、幹細胞のマーカーとして、CD271に着目した。CD271は神経成長因子受容体(NGFR)であるが、未分化性を維持させる分化制御因子としての作用を有する。間葉系幹細胞として、イヌ骨髄液から磁気ビーズ法によりCD271陽性分画を回収し、この細胞集団が高い増殖性と未分化性を維持していることを確認した。また、前年度開発した相同組換えを応用したアデノウイルスゲノム上への外来遺伝子挿入技術を応用し、筋分化誘導因子であるMyoD発現ベクターを構築した。このベクターを分化誘導スイッチとして用い、間葉系幹細胞で一過性にMyoDを強制発現することにより、簡便な細胞分化誘導方法を確立した。この際、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤を併用することによって、分化誘導効率が改善できることを見出した。まず、分化誘導細胞をマウス骨格筋に移植し、移植細胞の生着を確認した。同時に、炎症制御因子IL-10を局所的に作用させると移植効率が向上することを確認した。さらに、ビーグル犬を用いて同種移植を実施した。リンパ球抗原の一致した個体間でドナーとレシピエントを選定し、分化誘導因子遺伝子を導入したドナー由来細胞をレシピエントの前肢および後肢に局所移植したところ、移植細胞は移植領域に3ヶ月間にわたり生存・生着していることが確認できた。生着細胞は筋線維様の形態を示しており、分化マーカーの発現様式から組織再生過程にあることが示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】3,100千円 (直接経費: 3,100千円)

【研究分野】消化器外科学

【研究領域課題番号】19790955 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

胃癌 / 間葉系幹細胞 / 造血幹細胞 / 癌幹細胞 / 幹細胞 / 骨髄 / 骨髄由来細胞

【研究成果の概要】

われわれは、胃癌発生における骨髄由来細胞の関与について、胃腫瘍を自然発生するトランスジェニックマウスを用いて検証を行った。本研究では、骨髄由来細胞である間葉系幹細胞(MSC;GFPマウス骨髄由来)及び造血幹細胞(HSC;RFPマウス骨髄由来)を用いた混合移植を行った。結果として、胃癌の発生において、骨髄由来細胞であるMSC及びHCSの明確な関与は示唆されなかった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,490千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 390千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】17659393 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

肝臓癌 / 癌幹細胞 / 幹細胞 / FACS / 幹細胞生物学 / 階層性 / NOD / SCIDマウス

【研究成果の概要】

近年、乳癌組織中のESA+CD44+CD24-/low細胞や脳腫瘍培養細胞におけるSP(Side population)細胞が、腫瘍形成能(自己複製能)及び腫瘍不均一性の再構築能(多分化能)を併せ持つことが明らかにされている。本研究では、肝癌細胞中にごく少数存在することが想定される癌幹細胞の分離・同定、さらにはその細胞生物学的特性の解明を目的とした。4種類の肝癌培養細胞HepG2,Huh6,Huh7,PLC/PRF/5をHoechst33342にて染色し、FACS(Fluorescence activated cell sorter^<○R>にて解析したところ、HepG2,Huh6ではSP細胞画分は検出されなかったが、Huh7,PLC/PRF/5ではSP細胞画分は、それぞれ全細胞中の0.25%、0.9%において検出された。細胞純化を行わないHuh7,PLC/PRF/5の腫瘍形成に必要な細胞数は、いずれも1x10^6個であったが、分離されたSP細胞の皮下移植ではそれぞれ5x10^2個、1x10^3個にて腫瘍形成が確認された。Non-SP細胞では、1x10^6個の細胞移植によっても腫瘍は形成されなかった。また、SP細胞から形成された腫瘍のFACSによる再解析では、SP細胞とNon-SP細胞双方の細胞画分が存在することが検出された。
Huh7,PLC/PRF/5においては、腫瘍形成能を有する癌幹細胞が極めて少数のSP細胞画分に限定的に存在し、また、このSP細胞からはSP細胞とNon-SP細胞が共に分化することが示唆された。株化のプロセスを経た培養肝癌細胞においでも、癌幹細胞を頂点とした細胞社会の階層構造が維持されている可能性が示唆された。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)