【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】17H01559 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

癌 / オルガノイド / 個別化医療 / 幹細胞

【研究成果の概要】

消化器疾患の多くは遺伝学的な変化とその環境に対する応答によって生じる形質(Phenotype)と解釈することができる。遺伝子－外的環境の相互作用は組織形態異常を誘導し，個体レベルの症候を投影する。システム医学の進歩は，細胞内の遺伝子ネットワークの摂動を定量化することにより，細胞レベルでの疾患形質の理解と治療標的の推定を可能にした。つまり，遺伝学的変化（Genotype）とそれに付随するエピゲノム，トランスクリプトームなどから構成される多階層データを統合的理解することにより，分子レベルでの疾患細分類と正確な治療反応予測に基づくPrecision Medicineが現実化してきた。しかしながら，TCGA などのGenotype研究は飽和しつつあり，臨床的視点をもったヒト疾患のPhenotype，つまり臨床形質を連関させた新しいGenotype-Phenotype研究基盤の整備が急務である。ヒト疾患Genotype-Phenotype研究手法を展開する上で，ヒト組織解析系の欠如が永らく研究進展のボトルネックとなってきた。
我々は，オルガノイド技術と呼ばれる細胞組織システムの体外再構築を先駆的に開発し,従来のGenotype研究では演繹できなかった知見を見出した。本技術は幅広いヒト消化器疾患に応用され, 国際的にも極めて高い注目を集めている。　本研究課題は，上記の学術的背景を基に，多様な疾患組織上皮を包むオルガノイドライブラリーを構築し，疾患Genotype-Phenotype研究の研究基盤整備に取り組んだ。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2018-03-31

【配分額】41,990千円 (直接経費: 32,300千円、間接経費: 9,690千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】15K08964 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

小腸 / 癌 / 粘膜障害 / 薬剤 / 幹細胞

【研究成果の概要】

小腸癌細胞株SIAC1細胞とマウス正常小腸細胞からオルガノイドを作成し、分化や増殖における成長因子依存性について検討した。小腸癌オルガノイドは正常小腸細胞に必須であったEGFやRspo1などの増殖因子非依存性であった。Notch阻害薬はSIAC1細胞の分化マーカーの発現を増加させたが、大腸癌治療薬であるcetuximab、bevacizumabはSIAC1オルガノイドの細胞内シグナル、増殖ともに抑制作用を示さなかった。正常小腸オルガノイドにおいてE-cadherinをノックアウトすると、増殖不能となった。これらの結果より小腸癌の治療法として、分化誘導療法と接着因子阻害療法の有用性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】26460934 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

胃食道接合部 / 癌 / 幹細胞 / 分化誘導

【研究成果の概要】

胃食道接合部は扁平上皮細胞と円柱上皮細胞が境界部を形成し悪性腫瘍の発生頻度が高いが、発生機序については不明である。我々は胃食道接合部に特異的に発癌するモデルを作成し、胃食道接合部癌の起源と発癌機序を検討した。胃粘膜特異的にKRAS遺伝子とTGFbR2遺伝子に変異を導入すると、約6週で扁平上皮円柱上皮接合部(SCJ)に浸潤性の腫瘍が発生し、扁平上皮、腺上皮、幹細胞の形質を示した。腫瘍細胞株からオルガノイドを作成し、検討したところ、Wntリガンド、EGF、Nogginなどから独立した生存条件を示した。KRT19陽性、Lgr5陰性の細胞が接合部癌の起源となっ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】2014-04-01 - 2017-03-31

【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】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】ゲノム医科学

【研究領域課題番号】24221011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / エピゲノム / クロマチン / クローン進化 / 微小環境 / 不均一性 / 可塑性 / ドライバー変異 / ノンコーディングRNA / 腫瘍内多様性 / がん / 発現制御 / 進化 / 幹細胞 / エクソーム

【研究成果の概要】

治療抵抗性腫瘍細胞のサバイバルおよびクローン進化、さらに腫瘍微小環境に対する適応について解明すべく、腫瘍細胞集団内のゲノム不均一性とエピゲノムの可塑性についてヒト腫瘍検体および腫瘍細胞の解析を行った。
グリオーマ再発に際してアルキル化剤治療によりミスマッチ修復異常を来したクローンは高頻度にC>T変異を生じ、悪性転化を引き起こす。また、腫瘍内微小環境において形成される低pH状態下では転写因子SREBP2が活性化され、酢酸代謝に関わるACSS2などの遺伝子発現誘導、腫瘍細胞増殖をもたらした。
エピゲノム変異は腫瘍の発生・進展の過程でクロマチンドメイン、遺伝子、制御領域など様々なレベルで生じる。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】217,750千円 (直接経費: 167,500千円、間接経費: 50,250千円)

【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)