我々はこれまでにヒト消化管上皮オルガノイドを免疫不全マウスの大腸にヒトとしての性質を保持したまま組織を再構築する技術の開発に成功してきた（Sugimoto et al. Cell Stem Cell 2018）。従来の皮下、腎被膜下、腸管壁への腫瘍細胞の局注移植では、腸内の微小環境から供給される増殖因子の濃度勾配が存在せず、移植細胞が本来有するはずの幹細胞ヒエラルキーは再現されない。そのため、腫瘍形成初期における幹細胞の真の表現形質を可視化することができなかった。本研究では、この大腸へのオルガノイド移植手法によってin vivoで上皮の形質・機能を解析することができるアドバンテージを生かし、疾患オルガノイドのもつ表現型を「目に見える」形で再現する研究手法を確立し、病態の理解を深めることを目的とする。
今年度は、潰瘍性大腸炎関連腫瘍、クローン病関連肛門管癌、側方発育型大腸腫瘍（laterally spreading tumor ; LST）などの特徴的な組織像、腫瘍形態を呈する疾患オルガノイドを樹立することに成功した。また、免疫不全小動物に対して、腫瘍オルガノイドを手術を用いた移植手法により生着させる技術開発に成功した。これにより、移植片の内視鏡的観察や病理組織解析を行うことが可能となった。今後、更なる手法の改変を行い、解析の効率化をはかっていく。
We have successfully developed a technique to reconstruct human gastrointestinal epithelial organoids in the colon of immunodeficient mice while retaining their human characteristics (Sugimoto et al. Cell Stem Cell 2018). With conventional localized injection transplantation of tumor cells into the subcutaneous, subrenal capsule, or intestinal wall, there is no concentration gradient of growth factors supplied by the intestinal microenvironment, and the stem cell hierarchy that the transplanted cells naturally possess is not replicated. Therefore, it was not possible to visualize the true phenotype of stem cells in the early stages of tumorigenesis. The aim of this study is to establish a methodology to reproduce the phenotype of diseased organoids in a "visible" form and to deepen our understanding of the pathogenesis of the disease by taking advantage of the ability to analyze epithelial phenotype and function in vivo using this organoid transplantation technique in the colon.
This year, we succeeded in establishing diseased organoids with characteristic histology and tumor morphology, such as ulcerative colitis-associated neoplasms, Crohn's disease-associated anal canal carcinoma, and laterally spreading tumors. We also succeeded in developing a technique to grow human tumor organoids in the colon of immunodeficient small animals using a surgical transplantation technique. This has made it possible to perform endoscopic observation and histopathological analysis of xenografts. We will further modify the method to improve the efficiency of the analysis.