【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)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】17K15925 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

十二指腸上皮性腫瘍 / GSEA / 網羅的遺伝子発現解析 / Wnt/βcatenin pathway / Wnt/βcatenin / 大腸腺腫 / APC mutation / 癌 / マイクロアレイ / トランスレーショナルリサーチ / 遺伝子発現 / 分析科学

【研究成果の概要】

十二指腸上皮性腫瘍の網羅的遺伝子発現プロファイルに対するバイオインフォマティクス解析を施行した。主な実績として、Gene set enrichment analysisを通して十二指腸上皮性腫瘍における発現遺伝子が大腸腺腫と極めて類似している(p値<10-5）ことを初めて示した。またWnt/βcatenin pathwayが十二指腸上皮性腫瘍の形成に強く関与しているこ
とも初めて示した。さらに免疫組織学的手法により、十二指腸腫瘍においてβcateninの過剰発現も確認し、本研究結果の結果を他手法においても確認し、十二指腸上皮性腫瘍の発生に関与する因子を明らかにした。

【研究の社会的意義】

本研究は十二指腸上皮性腫瘍の網羅的遺伝子発現解析、バイオインフォマティクス解析を通して、世界で初めて十二指腸上皮性腫瘍と大腸腺腫の類似性を示した。現在は十二指腸上皮性腫瘍に対する臨床上の治療ガイドラインも定まっておらず、今後十二指腸上皮性腫瘍に対する治療方針に寄与する結果であり、臨床的な意義が高い。また、Wnt/βcatenin pathwayが十二指腸上皮性腫瘍の形成に強く関与していることも初めて示した。最後に、十二指腸癌の発現プロファイルを明らかにすることにより、今後drug repositioningによる化学療法レジメンの予測モデル樹立に向けて基盤を形成することに成功し、意義が高い。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2019-03-31

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

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】16K08745 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がん / 腎腫瘍 / 遺伝子発現 / 腫瘍 / 病理学

【研究成果の概要】

小児の腎腫瘍である腎明細胞肉腫では、non-canonical PRCの構成要素であるBCORの遺伝子内重複変異が特徴的である。他の肉腫等においても同遺伝子の変異や融合遺伝子が報告されている。本研究では、BCORの遺伝子内重複配列は、複数の細胞で明らかな形質転換能を示さず、腫瘍発生は、細胞環境に依存する可能性が高いと考えられた。一方、293細胞に過剰発現させると、エピジェネティクス関連分子を含む多数の遺伝子の発現が変化することが明らかになった。

【研究の社会的意義】

BCOR遺伝子内重複変異による腫瘍発生の機序は今までほとんど明らかにされていない。発生機序の解析の積み重ねにより、診断法・治療法開発や、BCORの機能の解明につながることが期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【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】消化器外科学

【研究領域課題番号】15K15484 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子発現制御 / 光遺伝学 / Phytochrome B / 光受容体 / 癌 / ルシフェラーゼ / がん / 光制御 / 遺伝子発現 / 膵癌

【研究成果の概要】

膵癌は早期発見が困難であり、予後が極めて不良な疾患であることから、より優れた治療法の開発が急務である。本研究は、光照射により遺伝子発現制御が可能な「光スイッチシステム」を作製し、膵癌の遺伝子治療法の開発を目指すことを目的として研究を行った。植物の光受容体フィトクロムBとその結合タンパク質(PIF6)の赤色光照射による結合が転写活性化スイッチとなり、近赤外光で転写が抑制されるベクターを作製した。このシステムは癌治療への応用に向けた生物学的なプロセスにおける転写調節への適用が期待される。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

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

【研究分野】機能生物化学

【研究領域課題番号】26440048 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

肝細胞増殖因子 / 細胞増殖抑制 / HepG2細胞 / 癌 / エピゲノム / 遺伝子発現 / 不可逆的増殖停止 / 細胞老化 / 遺伝子マーカー / ヒストンメチル化 / ヘテロクロマチン / RNA-seq / 細胞分化 / がん / RT-PCR / 網羅的解析 / Xenograft

【研究成果の概要】

HGFによる癌抑制の研究において、研究代表者はHGFがある条件下で「不可逆的増殖抑制作用」を示すことを見つけた。一時的な細胞増殖停止が不可逆に至る機構を調べ、次項を明らかにした。
HGFで不可逆的増殖停止する肝癌細胞株HepG2において、(1)発現しているOct3/4, Sox2, Klf4（山中因子）は不可逆的停止に関与しない、(2)不可逆的増殖停止に細胞周期因子p57KIP2が係わり得る、(3)不可逆的増殖停止にヒストンH3K9me3の減少およびメチル化酵素G9aの上昇が必要、(4)HGFで細胞分化状態が変わる可能性、(5)網羅解析により可逆的－不可逆的停止間で異なる発現遺伝子群を見出した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】腫瘍診断学

【研究領域課題番号】25430139 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がんの個性診断 / 腫瘍不均一性 / 遺伝子発現 / エントロピー / 情報理論 / 代謝経路 / トランスクリプトーム / シャノンのエントロピー / 相互情報量 / ヒトがん細胞株 / 癌

【研究成果の概要】

シャノンのエントロピーや相互情報量に代表される情報理論を応用して、個々の生物学的経路ごとのトランスクリプトームに反映される腫瘍不均一性を定量することに成功した。事実、複数のヒトがん細胞株の間や異なる酸素環境条件の培養の間で、腫瘍不均一性に富む代謝経路および乏しい代謝経路が検出された。これらの結果は代謝生物学的見地からの腫瘍不均一性への洞察を与え、診断・治療への応用の可能性を示唆する。

【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】機能生物化学

【研究領域課題番号】22570137 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ホルモンと生理活性物質 / 肝細胞増殖因子 / 癌 / ID1 / 不可逆的増殖停止 / Skp2 / Myc / 遺伝子発現 / エピジェネティクス / シグナル伝達 / 除放剤 / 転写制御 / プロモーターアッセイ / HepG2

【研究成果の概要】

癌遺伝子ID1は、ヒト肝癌細胞株HepG2において肝細胞増殖因子HGFにより発現量が減少する。本成果により、ユビキチン転移酵素E3の構成因子Skp2のHGFによる発現減少が、ID1量を制御することを見出した。一方、Skp2によるID1量の制御はユビキチン化とは関係がなく、Skp2による転写因子Mycの活性化により転写レベルで制御されていた。また、HGF刺激によりHepG2細胞は不可逆的増殖停止に至るが、この時に発現遺伝子群が大きく変化すること、ヒストンH3K9me3の核内局在部位が変わること、その制御にH3K9メチル化酵素G9aが係わること、HGFによりG9aが増加することを見出し、Skp2/Myc/ID1が癌細胞の不可逆的増殖停止に係わる可能性を得た。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

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