Analysis of breast cancer stem cell survival signaling pathways in patient-derived organoids on hydrogels

水凝胶上患者来源的类器官中乳腺癌干细胞存活信号通路的分析

• 批准号: 22K18192
• 负责人: 鈴鹿 淳
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Japanese Foundation for Cancer Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18192/
• 关键词: 乳がん; がん幹細胞; バイオマテリアル; ハイドロゲル; シグナル伝達

乳がんは内分泌療法や抗HER2療法等の標準治療が確立されているため治療成績は向上しているものの、一部患者においては再発・転移が生じ、予後不良である。再発や転移の原因として、「がん幹細胞」や治療の影響により脱分化して幹細胞様の性質を有した「がん幹細胞様細胞」の集団が関与することが報告されており、これらの細胞集団に着目した治療法の開発が望まれる。しかし、このような細胞集団はがん組織中では極めて僅かであるため、臨床検体から性状解析に必要十分な細胞数を確保することが困難である。本研究では申請者が開発したハイドロゲルによるがん幹細胞誘導システムを用いて、乳がん臨床検体由来細胞からがん幹細胞集団を誘導し、それらの生存に必須となる細胞内シグナルを見出し、乳がん幹細胞の病的意義や治療抵抗性解除に繋がる標的分子を同定し、新たな治療法の開発を目指すことを目的としている。令和4年度は、ハイドロゲル上での脱分化誘導の検討および特異的に変動する細胞集団を特定するために、乳がん患者検体から樹立されたオルガノイド6例において、オルガノイドおよびハイドロゲル培養条件下細胞を用いてBulk RNA-seqおよびシングルセルRNA-seq解析を実施した。Bulk RNA-seq解析（6例）より、ハイドロゲル上ではがん幹細胞および薬剤代謝に関与するCYP1A1やALDH1A3のような遺伝子発現が亢進し、乳腺前駆細胞や薬剤代謝に関与する遺伝子セットが共通して検出された。シングルセルRNA-seq解析（1例）では、ハイドロゲルおよびオルガノイド条件下で培養した細胞集団は異なる分布を示しており、特にハイドロゲル培養細胞ではCYP1A1等を強く発現する細胞クラスターにおいてBulk RNA-seq解析で認められたような乳腺前駆細胞および薬剤代謝に関与する遺伝子セットが抽出される傾向にあった。

尽管作为标准疗法（例如内分泌治疗和抗HER2治疗）的治疗结果已改善，但在某些患者中已经发生了乳腺癌，复发和转移，导致预后不良。据报道，复发和转移的原因是由癌症干细胞和癌症干细胞样细胞群引起的，这些细胞因治疗的影响而被推断出来，并且希望开发一种以这些细胞种群为重点的治疗方法。但是，由于这种细胞群体在癌症组织中极小，因此很难确保临床标本的足够细胞计数以进行表征。这项研究旨在使用由申请人开发的基于水凝胶的癌症干细胞诱导系统，以诱导来自临床乳腺癌标本的细胞诱导癌症干细胞群体，找到对其存活必不可少的细胞内信号，鉴定靶分子，这些靶点分子导致乳腺癌干细胞的病理意义，并导致治疗耐药性的治疗方法，并开发新的治疗方法。在2022年，为了研究水凝胶上的去分化诱导并确定特定的细胞群体，在使用水凝胶培养条件下的细胞中从乳腺癌患者标本中确定的六个类器官病例中，进行了批量RNA-SEQ和单细胞RNA-seq分析。大量RNA-SEQ分析（6例）表明，与癌症干细胞和药物代谢有关的基因表达（例如CYP1A1和ALDH1A3）在水凝胶上得到了增强，并且通常检测到参与乳腺祖细胞和药物代谢的基因集。在单细胞RNA-seq分析（1例）中，在水凝胶和器官条件下培养的细胞群体表现出不同的分布，尤其是水凝胶培养的细胞，倾向于提取乳腺祖细胞和与药物代谢相关的乳腺祖细胞和基因组，如在散装RNA-seq分析中所观察到的，在散装RNA-seq分析中，在细胞群集中，在细胞群集中类似于强烈表达的Cyp1a1和相似的表达cyp1a。

项目成果

バイオマテリアルを活用した脱分化がん細胞の特性解析

使用生物材料表征去分化癌细胞

• 发表时间: 2023
• 作者: 白木翔大;高橋実紀;小幡亜希子;櫻井誠;永田夫久江;李誠鎬;鈴鹿淳
• 通讯作者: 鈴鹿淳

Differences of the molecular mechanisms in dedifferentiation potential of breast cancer cells using hydrogels

水凝胶对乳腺癌细胞去分化潜能的分子机制的差异

• 发表时间: 2022
• 作者: Jun Suzuka;Sumito Saeki;Kohei Kumegawa;Yoko Takahashi;Takayuki Ueno;Shinji Ohno;Masumi Tsuda;Shinya Tanaka;Reo Maruyama
• 通讯作者: Reo Maruyama

ハイドロゲルにより誘導される脱分化乳がん細胞の解析

水凝胶诱导的去分化乳腺癌细胞分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴鹿淳;佐伯澄人;粂川昂平;上野貴之;津田真寿美;グン剣萍;田中伸哉
• 通讯作者: 田中伸哉

Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels

• DOI: 10.1038/s41551-021-00692-2
• 发表时间: 2021-03-29
• 期刊: NATURE BIOMEDICAL ENGINEERING
• 影响因子: 28.1
• 作者: Suzuka, Jun;Tsuda, Masumi;Tanaka, Shinya
• 通讯作者: Tanaka, Shinya

Evaluation of the diversity of dedifferentiation potential of breast cancer cells using hydrogel

利用水凝胶评估乳腺癌细胞去分化潜力的多样性

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴鹿淳;佐伯澄人;粂川昂平;上野貴之;津田真寿美;田中伸哉;丸山玲緒
• 通讯作者: 丸山玲緒