PSF1の可視化によるがん幹細胞治療薬のスクリーニングの基本概念 (C

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PSF1の可視化によるがん幹細胞治療薬のスクリーニングの基本概念
胎児期果敢に分裂する正常な未分化幹細胞に発現する遺伝子の探索により、DNA複製因子GINS複合体
を単離し、本分子はがん幹細胞様細胞にも高発現することが示唆されてきた。
PSF1プロモーター下にGFPを発現するがん細胞を作成してマウスに移植すると、PSF1の高発現する
がん細胞ががん幹細胞であることが判明し、これらのがん幹細胞は腫瘍の周囲の血管領域に局在する
ことが明らかになった。また、この発現様式はヒトのがん組織でも同様であった。
がん幹細胞
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血行性・リンパ行性
高い転移能
自己複製!
高い浸潤能
再発
抗がん剤/ 放射線治療
残存したがん幹細胞!
腫瘍形成能 浸潤能 転移能 ES cell like signature CD-­‐a,b ES gene code CD-­‐a, b CD-­‐a,c CD-­‐a,c normal cell genes がん組織のがん細胞は均一ではなく、高い浸潤能、転移能、治療抵抗性
を示すがん幹細胞が、がん細胞を産生してがん組織が形成される。これ
らのがん幹細胞はES細胞と同様の遺伝子コードを有する。
PSF1は幹細胞に特異的に発現する
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Ueno et al., MCB 2005, Blood 2009!
Psf1 !
GINS coiled-coil! R-rich! PEST-like!
PSF2�
PSF3�
GINS complex In yeast SLD5 �
PSF1�
Cdc45�
Psf1 !
Mcm�
Sld5!
Psf3!
ori�
DNA replication fork!
Mcm�
ori�
Mcm!
Mcm!
Psf2!
Kamada, K. Nat Struct Mol Biol , 2007 HSCs!
Neuronal stem spermatogonia and skin, colon,, dorsal aorta brain tesDs 発生期では、増殖中の造血幹細胞、神経幹細胞、成体では精巣の
精子幹細胞など幹細胞系列にPSF1の発現が観察される。
PSF1、SLD5は未分化幹細胞増殖に必須である
ノックアウトマウスの解析
PSF1 E6.5 SLD5 全能性幹細胞
PSF1, SLD5いずれのノックアウトマウスも胎生6日目に致死
となり、全能性幹細胞を含むepiblastの発生が抑制される。
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PSF1はがん幹細胞をマークする
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2nd transplantaDon EGFP+ Low High
5 Kb of 5 upstream PSF1 promoter
EGFP
transfecDon In vitro migration!
Low
High Colon26, LLC metastasis!
Low
inoculaDon High GFP/CD31/Hoechst
PSF1low PSF1high Nagahama et al. Cancer Res. 2010 PSF1遺伝子プロモーター制御下にGFPを発現するがん細胞を作成してマウスに移植すると、!
PSF1を強く発現する細胞の多くが血管近傍に集合する。この細胞をソーティングして解析すると、!
造腫瘍能、マトリックス消化能、高転移能を有する悪性度の高い細胞であることが判明した。
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PSF1 高発現がん細胞はES細胞様遺伝子コードを有する
colon26 PSF1 high LLC PSF1 low PSF1 high PSF1 low ES cell specific gene code PSF1発現によりがん細胞を分画してマイクロアレイ解析を行うと、PSF1高発現細胞は ES細胞様の遺伝子コードを有するがん幹細胞であることが判明した。
多くのがん幹細胞は腫瘍周囲の血管近傍に局在する
LLC-PSF1p-EGFP!
edge PSF1 CD31 colon26-PSF1p-EGFP!
edge PSF1 CD31 Nagahama et al. Cancer Res. 2010 PSF1発現をがん組織において解析すると、PSF1発現細胞は、いずれのがん組織でも 腫瘍周囲の血管領域に集合していることが判明した。 (C)2011 GeneStem, Co. Ltd, All Rights Reserved.
PSF1高発現がん細胞は抗がん剤抵抗性を示す
FACS解析
5-FU投与
FACS
serially transplantable 5-FU投与2週間後
LLC
PBS(‐)
5-FU
抗がん剤に耐性であるPSF1高発現細胞の残存
PSF1プロモーター制御下にGFPを発現するがん細胞でマウスに腫瘍を形成させ、抗がん剤を 投与すると、GFP高陽性の細胞が抗がん剤に抵抗性を示すことが明らかになり、がん幹細胞 の治療抵抗性が観察できた。本法を用いればがん幹細胞の治療薬スクリーニングが可能
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Lung Cancer Esophageal Cancer ヒトがん組織におけるPSF1の発現
マウスの担がんモデルと同様に、ヒトのがん組織においても、PSF1陽性細胞は、がん 組織辺縁の血管領域に局在する。赤：CD31(血管)、紫：PSF1。
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