幹細胞機能を基盤とした膵癌幹細胞の病態解析

膵癌は消化器癌の中で極めて難治性癌の一つであり、治療開発は喫緊の課題である。その難治性機序には、癌幹細胞の関与が示唆されている。癌細胞では増殖・代謝が活発であるが、癌幹細胞では休眠状態と考えられ、一般に代謝が低下していることが報告された。癌細胞の中に低代謝を示す細胞の可視化システムを導入し、ヒト膵癌の幹細胞性について解析した。さらに、synthetic lethal screeningを応用し、膵癌幹細胞を標的とした治療応用を検討した。【方法】Proteasome活性低下に伴い蛍光蛋白を発現するシステムを構築し、ヒト膵癌細胞株に導入した。EACSソーティングによって、発光細胞(CSC^<high>)と非発光細胞(CSC^<low>)に分離し、細胞動態の観察、スフェロイド形成の解析、および抗癌剤(gemcitabine)に対する感受性の検討を行った。In vivoモデルとしてNOD-SCIDマウスの皮下に細胞をそれぞれ接種し、造腫瘍性の解析を行った。さらにsynthetic lethal screeningにてCSC^<high>を標的とした阻害剤を同定、その阻害剤に対する感受性を検討し、gemcitabineとの併用療法について解析した。【結果】Time-Lapseにより、幹細胞の特徴の一つであるasymmetric divisionをCSC^<high>膵癌細胞で観察した。CSC^<high>細胞からCSC^<low>細胞が非対称的に分裂するが、CSC^<low>細胞からはCSC^<high>細胞へと分裂しないこと、CSC^<high>細胞がCSC^<low>細胞に比べ極めて細胞周期が遅く、増殖速度が低いことを確認した。低接着表面培養では、CSC^<high>細胞のスフェロイド形成が見られたが、CSC^<low>細胞には見られなかった。また。Gemcitabine感受性はCSC^<high>膵癌細胞が有意に低く、抗癌剤抵抗性を示した。In vivoモデルではCSC^<high>膵癌細胞の造腫瘍性が高いことを確認した。Synthetic lethal screeningでCSC^<high>膵癌細胞に特異的阻害剤(quercetin)を同定し、quercetinを用いた解析ではCSC^<high>細胞が有意に感受性が高く、In vitroおよびIn vivoでgemcitabineとの併用投与にて両細胞群への殺細胞効果を認めた。【結論】我々はヒト膵癌のCSC^<high>細胞を可視化することによって、非対称分裂や遅い細胞周期および抗癌剤抵抗性といった細胞生物学的特徴を明らかにした。Synthetic lethal screeningの応用により、膵癌幹細胞にquercetinとgemcitabineとの併用療法の可能性を証明した。

膵癌は消化器癌の中で極めて難治性癌の一つであり、治療開発は喫緊の課題である。その難治性機序には、癌幹細胞の関与が示唆されている。癌細胞では増殖・代謝が活発であるが、癌幹細胞では休眠状態と考えられ、一般に代謝が低下していることが報告された。癌細胞の中に低代謝を示す細胞の可視化システムを導入し、ヒト膵癌の幹細胞性について解析した。さらに、synthetic lethal screeningを応用し、膵癌幹細胞を標的とした治療応用を検討した。【方法】Proteasome活性低下に伴い蛍光蛋白を発現するシステムを構築し、ヒト膵癌細胞株に導入した。EACSソーティングによって、発光細胞(CSC^<high>)と非発光細胞(CSC^<low>)に分離し、細胞動態の観察、スフェロイド形成の解析、および抗癌剤(gemcitabine)に対する感受性の検討を行った。In vivoモデルとしてNOD-SCIDマウスの皮下に細胞をそれぞれ接種し、造腫瘍性の解析を行った。さらにsynthetic lethal screeningにてCSC^<high>を標的とした阻害剤を同定、その阻害剤に対する感受性を検討し、gemcitabineとの併用療法について解析した。【結果】Time-Lapseにより、幹細胞の特徴の一つであるasymmetric divisionをCSC^<high>膵癌細胞で観察した。CSC^<high>細胞からCSC^<low>細胞が非対称的に分裂するが、CSC^<low>細胞からはCSC^<high>細胞へと分裂しないこと、CSC^<high>細胞がCSC^<low>細胞に比べ極めて細胞周期が遅く、増殖速度が低いことを確認した。低接着表面培養では、CSC^<high>細胞のスフェロイド形成が見られたが、CSC^<low>細胞には見られなかった。また。Gemcitabine感受性はCSC^<high>膵癌細胞が有意に低く、抗癌剤抵抗性を示した。In vivoモデルではCSC^<high>膵癌細胞の造腫瘍性が高いことを確認した。Synthetic lethal screeningでCSC^<high>膵癌細胞に特異的阻害剤(quercetin)を同定し、quercetinを用いた解析ではCSC^<high>細胞が有意に感受性が高く、In vitroおよびIn vivoでgemcitabineとの併用投与にて両細胞群への殺細胞効果を認めた。【結論】我々はヒト膵癌のCSC^<high>細胞を可視化することによって、非対称分裂や遅い細胞周期および抗癌剤抵抗性といった細胞生物学的特徴を明らかにした。Synthetic lethal screeningの応用により、膵癌幹細胞にquercetinとgemcitabineとの併用療法の可能性を証明した。