臨床がんの遺伝子情報維持に必要な物理化学的因子の解明とがん個別化医療への応用

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本研究では、「臨床がんの遺伝子情報維持に必要な腫瘍環境の物理化学的要因の学術的解明」を目的として、がん周辺に存在する間質組織の細胞外マトリックスに着目し、その「硬さ」、「密度」、「組成」の3つの因子を制御したin vitro三次元培養法を構築することで、遺伝子情報の維持に必要な要因の解明に取り組んだ。項目１：昨年度の研究成果より、大腸がん細胞の性質に足場材料の弾性率だけではなく間質コラーゲン密度も大きく影響することが明らかとなった。そこで、本年度は、コラーゲンマイクロファイバー（CMF）の量を制御することで密度の影響を評価した。CMF量の増加に従い大腸がん細胞の様々ながん幹細胞マーカーの発現が増加した。CMF密度を上げると弾性率も増加するが、大幅な増加ではないため影響は少ないと考えられる。また、CMF密度を上げると低酸素環境になることが免疫染色より確認された。以上より、コラーゲン密度ががん幹細胞性に影響することを明らかにした。項目２：弾性率に細胞増殖因子を添加することでがん細胞の性質がより顕著に変わることが示唆された。本年度は、物理因子と生物学的因子の融合として、弾性率と血管網形成を評価した。足場材料の弾性率が増加すると血管網の密度分布が低下した。これは細胞が遊走しにくい状態にあったためと考えられる。一方、高い弾性率の方がある方向性をもって血管が形成されやすいことが分かった。これは、等方的な遊走よりも酵素による分解で一方向に異方的に遊走しやすいことを示している。以上より、弾性率が血管網形成に影響することを見出した。項目３：ハイスループットスクリーニングを目的として96ウェル内に間質と血管網、線維芽細胞の割合を制御した大腸がんモデルパネルを作製可能であった。以上より、当初の予想を超えた研究成果を得ることができた。