【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】26710005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がん微小環境 / がん幹細胞 / 低酸素 / 低栄養 / 低pH / がん / ストレス / ゲノム / 腫瘍微小環境 / 癌

【研究成果の概要】

癌の増殖と転移には腫瘍微小環境が重要な役割を果たす。これまで申請者は低酸素下の栄養飢餓で残存する癌細胞が癌の悪性化、及び、治療抵抗性を促進することを見出し報告してきた。本研究はこの低酸素・低栄養によって誘導される癌の悪性化のメカニズムを癌幹細胞の詳細な解析から解明し、低酸素・低栄養に抵抗性な癌幹細胞を標的とした新しい癌の制御法の開発につながる研究を目指して研究を行った。本研究から、低酸素・低栄養・低pHといったがん微小環境に起因する悪性化機構のいち部を解明し、現存する化学療法や血管新生阻害療法との併用で相乗効果が期待できる新しい標的分子の探索と治療への応用のための基盤となる研究を実施した。

【研究の社会的意義】

本研究の低酸素・低栄養の培養系を用いて樹立した細胞株を利用することにより、低酸素・低栄養の腫瘍微小環境における癌悪性化と治療抵抗性のメカニズムを解明し既存の抗癌剤や血管新生阻害剤と併用可能な新しい制癌法を開発することが可能になる。これら抵抗性の克服は、次世代の抗癌剤や血管新生阻害剤の開発にきわめて重要と考えられ、本研究は、
（１）大腸がん、乳がん、肝がんなどの血管新生阻害療法が承認されている癌治療についてさらに改良を加えること
（２）Hypovascularな膵臓癌や、高転移性な脳腫瘍などの抗癌剤や血管新生阻害療法の効果が見られない難治癌のモデル系として非常に有用で意義のある研究と考えられる。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2019-03-31

【配分額】15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】25430123 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

低酸素 / 糖鎖抗原 / マクロファージ / がん微小環境 / 酸化ストレス / がん

【研究成果の概要】

Sialyl-Tn (sTn)糖鎖抗原の発現は腫瘍に特異的に発現し、予後の不良や転移と相関する事は知られているが、そのメカニズムは分かっていない。がん細胞移植マウスモデルを用いた検討より、sTn糖鎖抗原の発現は、腫瘍内部のHIF-1発現領域に一致し、さらにsTn糖鎖抗原発現領域には、マクロファージやT細胞が浸潤していた。また、sTn糖鎖抗原高発現細胞は単球との接着が亢進しており、この接着亢進にはインテグリン上のsTn糖鎖抗原が関与している事が分かった。以上の結果より、sTn糖鎖抗原は、マクロファージとの相互作用を亢進させる事により腫瘍免疫に関与している可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】22700476 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がん / ラマン散乱 / 低酸素 / 生体医工学 / ラマン分光 / ガス分子 / 腫瘍 / 一酸化窒素 / 一酸化炭素 / 早期発見

【研究成果の概要】

腫瘍や炎症で増大するガス分子を顕微ラマン分光を利用して検出し,画像化する新しい技術開発を行うことを目的とした.まず近赤外領域で高感度にラマン散乱光を取得する光学系を構築し,ナノ秒時間ゲートシステムを用いることでバックグラウンド蛍光の除去を実現した.培養細胞に応用し,腫瘍細胞の培地中グルコース濃度を定量した.今後,腫瘍低酸素による糖代謝と,ミトコンドリア呼吸を制御するガス分子との関連を明らかにするツールとして応用可能であると考えられた.

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】胸部外科学

【研究領域課題番号】21591824 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腫瘍循環 / 酸素拡散係数 / 組織酸素分圧 / 低酸素状態 / 癌 / 低酸素 / 血管新生 / 酸素拡散係 / 細動脈 / 酸素消費率 / 酸素ガス / 人工酸素運搬体

【研究成果の概要】

腫瘍組織では、腫瘍循環が未熟なため低酸素を呈する。細動脈における酸素拡散について、担癌状態でどのように変化するかを測定した。パラジウムコプロポルフィリンの燐光の減衰による組織酸素分圧測定を行った。Nd-YAGパルスレーザーで励起を行い、ピエゾ素子を用いた移動ステージ上に動物を固定し、細動脈壁の酸素拡散係数を求める方法を開発した、Balb/cマウス背部に設置したDorsal skinfold chamberから観察される内径40～70μm壁厚20μm前後の皮下細動脈を観察した。Balb/cマウスおよびマウス乳癌細胞であるMMT060562を用いた。ドナーマウスより皮下移植腫瘍を摘出、1ミリ大の移植片としてWindow内に移植し、48～72時間後に直径が2mm程度となったところで腫瘍近傍の細動脈について測定した。また、左上肢腋窩部に腫瘍細胞浮遊液を移植、移植後9～10日後に腫瘍径が10mmを超えた時点でマウス背部にWindowを設置、4日後に測定を行った。細動脈壁酸素拡散係数は無処置群では5. 3±1. 1×10^<-11>[(cm2/s)(ml O_2. cm^<-3> tissue. mmHg^<-1>)]であった。腫瘍移植後の酸素拡散係数はウィンドウ内腫瘍群では3. 9±0. 4×10^<-11>[(cm2/s)(ml O_2. cm^<-3> tissue. mmHg^<-1>)]、腋窩腫瘍群では3. 1±0. 6×10^<-11>[(cm2/s)(ml O_2. cm^<-3> tissue. mmHg^<-1>)]であり、担癌動物において明らかに酸素拡散係数が低下し、細動脈領域で酸素を通しにくくなっていることが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【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】胸部外科学

【研究領域課題番号】18591560 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

低酸素 / 癌 / 酸素消費率 / 人工酸素運搬体 / 腫瘍循環 / 放射線治寮 / 放射線治療

【研究成果の概要】

低酸素環境で増殖する悪性腫瘍に対し、腫瘍組織を酸素加すると、放射線の治療効果を増強できる可能性がある。我々が開発している人工酸素運搬体(アルブミンヘム)は分子状で、腫瘍循環でガス交換が可能と考えられ、実験腫瘍の酸素分圧を上昇させる効果がある。Donryu rat右大腿に腹水肝癌株LY80を移植し頸動脈的にHb 小胞体を投与して腫瘍を酸素加し、照射を加えるモデルを作成した。腫瘍移植後6日目に、腫瘍を酸素加、照射の効果を検討したところ、腫瘍の成長遅延を認め、放射線照射の抗腫瘍効果を増強することが明らかとなった。腫瘍血管については血管密度が減少している可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】4,100千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 600千円)

【研究分野】胸部外科学

【研究領域課題番号】16591410 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

癌 / 腫瘍循環 / 低酸素 / 血管新生 / 組織酸素分圧測定 / 放射線治療 / 組織酸素分圧 / 人工酸素運搬体 / 腹水肝癌 / 腫瘍内酸素分圧

【研究成果の概要】

悪性腫瘍が成長する上で、酸素と栄養を供給するために血管新生が起こることが知られている。本研究では腫瘍循環特に肺転移巣における新生血管の分布、走行と腫瘍内酸素分圧について検討し、照射によって新生血管がどのように変化するかについて検討することにより、照射治療の効率を上げる方法を明らかとすることを目的とした。まず、皮下腫瘍モデルおよびDorsal skin window chamberモデルを用いて検討した。腫瘍の酸素加には100%の酸素吸入あるいは人工酸素運搬体を用いた。肺転移巣の循環動態を顕微鏡下に観察することは可能となったが、呼吸、心拍による画面の動きがあり、高倍率で精度よく測定を行うことが困難であったため、Dorsal skinfold window chamberを用いた。
まずシリコンラバーによるキャストモデルを検討した。細静脈毛細血管の増生が著しいことが明らかとなったが、、10μm以下の腫瘍血管への充填が不十分と思われた。次にDorsal skinfold window chamber内に腫瘍を移植し、腫瘍循環を血漿をFITCアルブミンを用いて可視化することで観察した。腫瘍循環は毛細血管レベルから細静脈にいたる血管網の増生が特徴で、照射により細径の腫瘍血管の新生が抑制され、比較的太い血管が残ることが明らかとなった。また、腫瘍周囲の微小環境での酸素分圧の変化をレーザー励起PdTCCP法(パラジウムコプロポルフィリンによる燐光の減衰曲線の検討、MIPS-II)にて検討し、また、血管密度を測定、腫瘍循環の成立時の特徴を明らかにしたところ、腫瘍辺縁では酸素分圧が低下し、腫瘍中心部では健常部より低いものの、辺縁部より高い酸素分圧を呈し、腫瘍周辺部では活発な細胞増殖により低酸素環境にあると考えられた。FITCによる蛍光観察では腫瘍循環の照射による影響が、血管密度の減少であることが再確認された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】3,700千円 (直接経費: 3,700千円)