Reprogramming of cancer stem cells by high-function hydrogels creates basis to establish novel cancer therapy

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(研究の骨格)本研究は、研究代表者が高機能ポリマーハイドロゲルを用いることで、極めて短時間にがん細胞のリプログラミングを誘導して、がん幹細胞を創出する方法を見出したことにはじまる (Nat. Biomed. Eng, 5, 914-925, 2021)。これは従来のがん幹細胞分離同定法とは異なり、がんの種類を問わず24時間以内にがん幹細胞を創出することができる画期的な方法である。本研究では、高機能ゲルのどのような物理的因子ががん細胞の遺伝子発現変化を短時間で誘導するのかを検討し、高機能ゲルを基盤としたがん幹細胞診断法を開発し、さらにがん幹細胞標的治療薬を大規模スクリーニングにより創出するものである。(今年度の実績)「ゲル開発」プロジェクトでは、ハイドロゲルの硬さとチャージ（荷電状態）を計画的に変化させることにより、様々な癌種において効率的にがん幹細胞を創出できるハイスペックゲルの条件を見出した。また、昨年度にDNゲルを凌駕するがん幹細胞誘導能力を証明したPNaSSゲルにおいて、創出したがん幹細胞を用いてシングルセルRNAシーケンスを実施し、がん幹細胞の性状と多様性を明らかにした。一方、「臨床応用」のプロジェクトでは、昨年度のヒト肝臓がん(肝細胞がん)に加えて、ヒト膵臓がん、中皮腫、脳腫瘍（髄膜腫）、骨肉腫においてハイドロゲルを用いてがん幹細胞を創出し、各々新規のがん幹細胞マーカーを同定した。さらに膵癌においては、特定のチャージゲルを用いることで、治療後に極少数のがん細胞が残存する腫瘍組織から、治療耐性の膵癌細胞を樹立することに成功した。