癌細胞の初期悪性化・浸潤を左右する4次元力学場の探索と浸潤抑制治療への展開

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癌細胞は健常組織中に特異的に発生し，固形がんでは細胞塊を形成して増殖，浸潤，多臓器への転移へと進行する．これらの過程では癌組織と周囲の力学的環境との関連が報告されている．本研究では癌発生初期の力学的環境の変動に着目し，癌細胞の上皮－間葉形質転換に与える影響を解明することを目的とする．1年目はヒト結腸腺癌由来細胞に加えて子宮頸がん由来細胞のスフェロイドを構築し，剛性の異なるアガロースゲルに包埋して子宮頸がんにおいても閉じ込め腫瘍モデルを作製した．さらに癌細胞スフェロイドの増殖・浸潤性を三次元的に観察可能な光シート顕微鏡観察系を構築した．その結果，子宮頸がん由来細胞においても周囲ゲルの剛性が一定程度高い数値を示す時に高い増殖・浸潤性を示すことが明らかとなった．さらにヒト結腸腺癌由来細胞と子宮頸がん由来細胞では高い浸潤性を示す力学的環境が異なることがわかった．スフェロイド周囲の力学的環境の計測手法としては，数値解析モデルを用いて圧縮応力を推定する方法論を構築し，浸潤を開始する際の圧縮応力を同定することに成功した．また，力学的環境の変動が癌細胞の浸潤に与える影響を明らかにするために，研究計画に先行して周期的圧縮変形を印加可能な培養装置を開発し，最大1Hz程度までの周期的な力学的刺激を閉じ込め腫瘍モデルに印加できるようにした．装置の動作検証を実施したところ，細胞の生存性を維持した状態で力学的環境を変動させることが可能であった．