単一細胞および空間転写解析による早期・晩期発症前立腺癌の異なる微小環境と進行シグネチャーの解明

背景紹介:年齢関連前立腺癌の異質性と精密医療の新たな機会 前立腺癌(Prostate Cancer, PCA)は、世界の男性において罹患率が2番目に高く、癌関連死亡率でも5番目に位置する悪性腫瘍です。世界的な人口高齢化とヘルススクリーニングの推進とともに、前立腺癌の発症年齢は多様化し、早発型(Early-onset prostate cancer, EOPC、通常は55歳以下の男性の発症)は近年顕著に増加しており、予後も悪い傾向にあります。そのため、異なる年齢発症の前立腺癌間の生物学的違い、特に腫瘍微小環境(Tumor Microenvironment, TME)の構造と進展の探究は、年齢特異的な精密介入および個別化治療の実現に極めて重要な意義を持ちます。 臨床観察では、EOPCは遅発型(L...

単球は粘弾性コラーゲン基質中で突出力を用いて移動経路を生成する

免疫細胞の新しい移動メカニズムを解明:単球はいかに腫瘍周囲のマトリックスを“切り開いて進む”のか 1.学術的研究背景と課題 細胞移動(cell migration)は生命活動において極めて重要な生物学的プロセスであり、胚発生、組織修復、免疫応答、また多くの疾患の進展に関わっています。腫瘍微小環境においては、特に単球(monocyte)が血中から腫瘍組織へ浸潤し、巨噬細胞へ分化することで、腫瘍進行に重要な調節的役割を果たします。しかし腫瘍組織の細胞外マトリックス(extracellular matrix, ECM)は、力学的性質(例えば剛性stiffnessや粘弾性viscoelasticity等)に際立った差異があり、腫瘍の発展とともにより緻密かつ複雑になります。 近年、多くの研究で、腫瘍周...

複雑な神経免疫相互作用がグリオーマ免疫療法を形作る

一、学術的背景 膠芽腫(グリオブラストーマ、GBM)と小児びまん性正中グリオーマ(H3K27M変異型など)は中枢神経系(CNS)において最も侵襲性の高い腫瘍であり、従来の治療法(手術、放射線療法、化学療法)の効果は限定的である。長年、CNSは「免疫特権」(immune privilege)を持つと考えられてきたが、近年の研究で、CNSには脳境界免疫ニッチ(髄膜、脈絡叢、血管周囲腔など)や活発な免疫監視機構といった独特の免疫微小環境が存在することが明らかになった。しかし、グリオーマはこれらの機構を利用して免疫抑制性腫瘍微小環境(TIME)を形成し、全身性免疫抑制を誘導するため、免疫療法の奏効率が低い。本稿では、CNS特有の神経-免疫相互作用メカニズムを体系的に整理し、グリオーマに対する免疫治療...

Deep scSTAR: 単細胞RNAシーケンシングおよび空間トランスクリプトミクスデータからの表現型関連特徴の抽出と強化のための深層学習の活用

近年、シングルセルRNAシーケンシング(scRNA-seq)及び空間トランスクリプトミクス(spatial transcriptomics, ST)などの先端技術は、生命科学・臨床医学の発展を飛躍的に促進してきました。これらの技術は細胞異質性を明らかにし、疾患、発生、免疫などの重要領域に新たな知見をもたらしました。しかし、大規模シングルセルデータは技術ノイズが強く、バッチ効果(batch effects)が複雑で、生物学的シグナルが多様かつ雑然としているため、「表現型に関連した特徴の正確な抽出と強調」が最大の課題の一つとなっています。多くの従来手法はノイズ除去や統合を主目的としていますが、同時に研究の鍵となる表現型決定シグナルを弱めたり、消失させたりしてしまい、疾患機構や細胞間相互作用の理解...

がんにおける神経浸潤の評価による新たな癌の特徴の解明

癌症は世界的に重大な公衆衛生上の課題であり、その発生および進展のメカニズムは極めて複雑です。長年にわたり、腫瘍微小環境(tumor microenvironment,TME)の免疫、炎症、血管新生などのプロセスが広く注目され、腫瘍の生物学的挙動の重要な決定要因と見なされてきました。近年、「がん神経科学(cancer neuroscience)」という新たな学際分野が誕生し、神経系が神経伝達物質や神経ペプチドなどによって腫瘍の発展を調節し、また神経-腫瘍細胞間の直接または間接的な相互作用を通じて、腫瘍の成長・転移・浸潤に影響することが明らかになってきました。「末梢神経浸潤(perineural invasion, PNI)」など神経関連現象が注目されているものの、腫瘍疾患における「神経浸潤」の...

クラスターベースの酸化還元応答超原子MRI造影剤

学術的背景 磁気共鳴画像法(Magnetic Resonance Imaging, MRI)は現代医療診断における重要なツールであり、その効果は造影剤(Contrast Agents, CAs)の使用に大きく依存しています。従来のMRI造影剤は主にガドリニウム(Gd)を基盤とした錯体に基づいており、これらの造影剤は臨床で広く応用されているものの、長期的な安全性には議論があり、特に腎機能不全の患者では腎性全身性線維症(Nephrogenic Systemic Fibrosis, NSF)を引き起こす可能性があります。そのため、遷移金属を基盤とした新しいMRI造影剤の開発が研究の热点となっています。遷移金属(例えば鉄やマンガン)は、地球上に豊富に存在し、多様な酸化状態を持つため、生体環境中の酸化...

マトリックス剛性が内皮細胞のDNAメチル化に及ぼす影響

病理条件下では、組織の力学的特性の変化は、がんを含む多くの疾患の顕著な特徴の一つです。腫瘍血管系は腫瘍の成長において重要な役割を果たしますが、その構造と機能はしばしば異常を示し、血管の乱れ、屈曲、漏出などが観察されます。研究によると、細胞外マトリックス(Extracellular Matrix, ECM)の硬さは内皮細胞の行動を調節する上で重要な役割を果たしています。腫瘍組織は通常、正常組織よりも硬く、この硬さの増加はマトリックスの沈着や架橋の増加に一部起因しています。これまでの研究では、マトリックスの硬さを低下させることで、腫瘍血管系の病理的特徴(例えば、血管新生の減少や血管透過性の低下)を改善できることが示されています。したがって、マトリックスの硬さが内皮細胞のエピジェネティックな変化、...

腫瘍微小環境のリモデリングと転移前ニッチ形成を調査する多細胞機械化学モデル

大腸癌(Colorectal Cancer, CRC)は、米国におけるがん関連死の主要な原因の一つであり、肝臓への転移はよく見られる現象です。腫瘍転移の前に、転移前ニッチ(Pre-Metastatic Niche, PMN)の形成が重要なプロセスとなります。PMNは、肝臓に存在する線維芽細胞様星状細胞やクッパー細胞などのマクロファージといった重要な細胞の活性化を含みます。腫瘍はこれらの細胞を変化させ、追加の成長因子を分泌し、細胞外マトリックス(Extracellular Matrix, ECM)を再構築することで、二次的な環境での腫瘍の定着と転移を促進します。これらのダイナミクスのメカニズムをより深く理解するために、研究者たちはPMN形成の時空間的ダイナミクスを特徴づける多細胞計算モデルを開...

マイクロバイオームの異常、好中球の募集、および中皮細胞の間葉転移が結腸直腸癌の腹膜転移を促進する

背景紹介 大腸癌(colorectal cancer, CRC)は、世界的に見ても発症率と死亡率が高い悪性腫瘍の一つです。統計によると、2020年には世界で約187万例の新規大腸癌症例が報告され、そのうち91.5万人が死亡しました。大腸癌の腹膜転移(peritoneal metastasis, PM)は一般的な転移経路の一つで、初回手術時に約5%の患者で腹膜転移が確認され、予後は非常に悪く、未治療の場合の中央生存期間はわずか5ヶ月です。現在、腫瘍減量手術と腹腔内温熱化学療法の併用が唯一の根治的治療法とされていますが、再発率は50%から90%にのぼります。したがって、腹膜転移の病理生物学的メカニズムを深く理解し、新たな治療ターゲットを探求することが、現在の研究において急務となっています。 近年...

好中球が腫瘍細胞と物理的に相互作用し、乳癌の攻撃性を促進するシグナリングニッチを形成する

学術的背景 乳がんは、世界中の女性の中で最も一般的な悪性腫瘍の一つであり、その発症メカニズムは複雑で、さまざまな細胞タイプとシグナル経路の相互作用が関与しています。近年、腫瘍微小環境(Tumor Microenvironment, TME)ががんの進行において重要な役割を果たすことが注目されています。好中球(Neutrophils)は免疫系の重要な構成要素ですが、腫瘍微小環境におけるその機能は完全には解明されていません。一部の研究では、好中球が腫瘍の成長や転移を促進する可能性が示唆されていますが、乳がんにおける具体的な作用メカニズムはまだ不明です。したがって、好中球と腫瘍細胞間の相互作用を深く研究することは、乳がんの進行メカニズムを解明し、新しい治療戦略を開発する上で重要な意義を持ちます。 ...