【研究領域課題番号】20H00665 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

組織工学 / がん / 硬さ / 個別化医療 / 遺伝子発現 / がん細胞 / 三次元培養 / 物理化学的因子 / 生物学的因子 / 薬物感受性

【研究成果の概要】

本年度は、①物理因子として弾性率制御可能なコラーゲンゲルの表面及び内部で大腸がん細胞を培養し、弾性率のがん細胞の増殖への影響を明らかにした。コラーゲンマイクロファイバー（CMF）を用いた場合に可能な弾性率制御範囲は80 kPa以下に限られていた。本年度、遷移金属イオンを用いることで、コラーゲンが5分以内に速やかにゲル化して透明なゲルを形成できるだけでなく、1 MPaを超える弾性率を有することを新たに見出した。遷移金属イオンとコラーゲンの濃度を制御することで、数 kPaから1.2 MPaまで1000倍の幅で弾性率を制御できることが明らかとなった。本ゲルは、広範囲で弾性率を制御可能なコラーゲンゲルとして応用が期待される。
②生物学的因子として細胞増殖因子のがん細胞への影響を評価した。血管内皮細胞増殖因子（VEGF）や塩基性線維芽細胞増殖因子（bFGF）の患者由来がん細胞（PDC）への影響を評価した。昨年度用いた株化細胞と同様に検討した結果、およそ同程度の濃度範囲で血管網形成が促進されることを見出した。また、弾性率を変化させて増殖因子を添加すると、血管網形成が異なる予備知見が明らかとなった。
③ハイスループットスクリーニングへ応用する目的で、96ウェル内での弾性率制御がんモデルの構築に関して最適化を行った。CMFの量と細胞数を制御することで、96ウェルの小さな体積でも培養維持できる条件を見つけることができた。
以上より、当初の予定通り研究を進めることができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31

【配分額】45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)

【研究領域課題番号】19H02826 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

蛍光プローブ / がんイメージング / がん検出 / 光機能性分子 / がん / 酵素活性 / がん細胞

【研究成果の概要】

がん細胞が有する特徴的な“酵素活性パターン”をシングルセルレベルで可視化する多色・多機能な有機小分子蛍光プローブ群の開発を目指し、研究代表者らがこれまでに確立した分子設計法を拡張した。具体的には、①標的酵素を発現する細胞特異的に細胞死を誘導するActivatable型光増感剤の開発（光増感剤への構造展開）、②がんで発現が亢進しているペプチダーゼを標的とした細胞内滞留型蛍光プローブの開発（標的酵素の拡充）、③異なる活性中間体を生成するケージド蛍光団を用いた細胞内滞留性の評価、を行った。本研究で得られた知見を活用することで、感度・特異性を向上した新たながん検出・解析法の確立が期待される。

【研究の社会的意義】

血液中循環がん細胞（circulating tumor cells、CTC）の解析は、がんの進行や治療効果を非侵襲的にモニタリングするために有効と期待されている。そのため、本研究で得られた知見を活用して、がん細胞が有する特徴的な“酵素活性パターン”をシングルセルレベルで可視化する多色・多機能な有機小分子蛍光プローブ群を開発することができれば、異なる細胞種が混在する中からCTCなどのがん細胞をシングルセルレベルで検出する技術の開発につながると期待される。このような技術は、がんの早期発見・早期治療、進行度の特定・治療効果の判定、ひいては今後の個別化医療の発展にも貢献すると期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】17K10557 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

iPS細胞 / 神経細胞 / 神経堤細胞 / 癌細胞 / 神経浸潤 / 癌

【研究成果の概要】

ヒトiPS細胞由来神経堤細胞から誘導した神経細胞と、膵癌細胞株の共培養系を用いて、これらの相互作用における重要因子の探索を行った。癌細胞が神経突起に沿って増殖・進展する様子が観察された。一方で、両細胞種が直接接触する以前の過程においては、神経突起の伸長方向や癌細胞の伸展方向に、相互作用は認められなかった。癌細胞が進展時の足場とし得る神経細胞種については一定の知見は得られたが、相互作用の原因因子同定にはさらなる研究を要する。

【研究の社会的意義】

予後の悪い癌である膵癌の病理組織においては、神経浸潤として知られる癌細胞による神経繊維への浸潤現象が極めて高い確率で確認されており、また、他の癌種においても神経浸潤の発生と術後予後との相関が議論されている。
これまで主流であったin vitro実験系においては、実験材料の入手難易度の点から動物の神経細胞を用いたものがほとんどであったが、本研究においては、半永久定期に増殖可能なヒトiPS細胞より神経細胞を誘導して、神経細胞と癌細胞間の相互作用を調べた。未熟な神経細胞が足場として好まれる傾向が確認されており、今後の神経浸潤現象解明の一助となると考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】22220014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がん / 浸潤・転移 / 腫瘍形成 / プロテアーゼ / MT1-MMP / コラーゲン / HB-EGF / HIF-1 / がん細胞 / 浸潤 / 増殖 / FIH-1 / Mint3 / リン酸化 / 細胞運動 / ZF21 / p27RF-Rho / HIH-1

【研究成果の概要】

がん細胞は周辺の正常組織に対して破壊的であり、その活性はがん細胞の増殖、浸潤・転移に必須である。また、がん細胞は自らに有利な環境を作る為に、細胞外に分泌するタンパク質成分を遺伝子発現レベル変化させるとともに、細胞外に存在するタンパク質の機能を変化させるための修飾を行う。膜型マトリックスメタロプロテアーゼ（MT1-MMP）は、組織を構成するタンパク質の分解および改変を担う細胞外プロテアーゼの一つである。本研究では、MT1-MMPが浸潤性を制御する細胞内システムと協調して果たす複合的な役割を明らかにすることにより、悪性形質獲得を制御するnordal pointとしての重要性を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2010-05-31 - 2014-03-31

【配分額】214,240千円 (直接経費: 164,800千円、間接経費: 49,440千円)

【研究分野】生物機能・バイオプロセス

【研究領域課題番号】21760634 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

蛋白質 / 細胞内導入 / 酵素 / 細胞免疫療法 / 癌 / 抗体 / 膜透過性ペプチド / PEG脂質 / 癌細胞 / 樹状細胞 / 貪食 / リフォールディング / 転写因子 / ポリアルギニン / 脱エンドソーム / 細胞資源

【研究成果の概要】

酵素を用いて蛋白質のC末端特異的に合成分子を修飾し、効率よく細胞膜および細胞質に蛋白質を導入する技術を開発した。PEG脂質を細胞膜上で目的蛋白質に修飾する技術を開発し、この技術を使って癌細胞上に抗体を導入して樹状細胞による癌細胞の貪食効率を向上することに成功した。また、ラジカル発生色素を含む細胞膜透過ペプチドを目的蛋白質に修飾し、光照射によって目的蛋白質を細胞質内へ導入する技術も開発した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2010

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