Functional single cell analysis and drug screening in tumor organoids to target slow-growing cells

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がん治療は進歩したが、多くの場合、再発を回避できない。現在のがん治療法は、増殖速度の速いがん細胞に対して開発されてきたため、静止期がん細胞や増殖の遅いがん細胞の重要性は見落とされ、このような細胞の可塑性を研究するプラットフォームはなかった。我々は、単一細胞の分解能で表現型の追跡が可能な細胞培養系の開発に成功し、一細胞単位でアッセイする細胞の不均一性を明らかにし、さらに異なる増殖能力を持つ亜集団のうち、増殖能の低い亜集団が安定して分離培養できることを見出した。この亜集団は薬剤耐性であり、亜集団間の細胞運命の転換は分子制御を受けていることから、まさにdrug tolerant persister（DTP）の特性を示している。本研究は、腫瘍オルガノイドから純粋な薬剤耐性亜集団細胞を分離し、安定的に培養することによって、その表現型の特徴を明らかにし、新しい治療標的を開発することを目的とする。異なる大腸癌患者由来のオルガノイドから低増殖亜集団細胞（S-cell）のライブラリーを構築した。現在までに、7つのCRCオルガノイドラインからS細胞のライブラリーの作製を完了した。合計10株を目指し、さらに3株については現在進行中である。純粋な低増殖能細胞で構成されていることを、2回目の単細胞増殖解析法で確認した。一方、S細胞におけるDTP状態の分子メカニズムを調べるため、CRIPR/Cas9スクリーニングを計画した。Cas9を安定的に発現するS細胞株を作製し、その後、MSI1遺伝子のノックアウトすることでCas9活性を確認し、さらにS細胞におけるMSI1抑制が、5-FUおよびMEK1/2阻害剤による処理後の成長と再生に影響を与えることを実証した。