大腸がんの転移・再発における細胞多様性の役割

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本研究課題では、同一患者の原発巣と転移・再発巣からpatient derived organoids(PDOs)を樹立し、がん組織を構成する細胞の不均一性を解明する。具体的には、in vitro再構成系によるがん組織の発生機構と恒常性維持機構の解析とin vivoイメージングによる生体組織レベルでの解析を行った。進行大腸がん由来オルガノイドの幹細胞マーカーであるOLFM4遺伝子座に、IRES-EGFP-P2A-inducible Caspase9カセットをノックインしたPDOsを作成した。本年度は、FACSによりOLFM4陽性細胞を単離することにより、オルガノイドの再構成実験を行った。経時的に回収したオルガノイドをFACSで再解析し、さらにシングルセル遺伝子発現解析(scRNA-seq)を行った。その結果、再構成過程の初期にEGFP陰性細胞が生じ、その中には分泌系細胞が多く含まれることが明らかになった。興味深いことに、正常消化管では、小腸にのみ存在するPaneth様の細胞が生じていた。これらの結果から、転移過程における遠隔組織での再増殖や化学療法後の再発過程など、シングルセルからがん組織が再構築される際には、小腸型の細胞運命決定プログラムが作動し、Paneth細胞の形質をもつ細胞集団が生じることが示唆された。このような過程を個体レベルで解析するために、EGFP-luciferase融合遺伝子を発現するPDOsを作成し、内視鏡を用いて同所移植を行う実験系を立ち上げた。