F-PDO®(がん組織由来培養細胞)を用いた抗がん剤等の薬効評価解析

福島県立医科大学　医療-産業トランスレーショナルリサーチセンター　高木 基樹 教授

ヒトがん細胞株は、世界初の株化細胞(安定して増殖を繰り返す細胞)としてHeLa細胞が樹立されてから多くのがん細胞株が作製され、がんの生物学や抗がん剤の評価などで幅広く研究に使用されてきた。しかしながら、これらのがん細胞株は長期間の培養による増殖を繰り返したため、ゲノム配列や遺伝子発現に変化が生じ、がん組織の特徴を維持していない細胞がほとんどである。

また、単層培養を行うことで形態学的にもがん組織の状態を反映できていない。従って、抗がん剤の臨床上の薬効と細胞株に対する薬効は一致しないことが知られており、がん細胞株で評価された抗がん剤の85%程度が臨床試験において予想された薬効を示さないことが報告されている。

そこで、近年、多くの研究者ががん組織の構造や特徴を正確に反映したpatient-derived tumor organoid (PDO)やspheroidを用いたin vitro システムを開発している。多くの方法は、患者から摘出したがん組織をタンパク質分解酵素等で適当な大きさに分散し、マトリゲルや3D培養用の培養器で培養することで細胞間接着を維持した状態でがん組織に近い環境下で培養を行っている。

福島医薬品関連産業支援拠点化事業では、肺、乳、卵巣、子宮等の様々ながん組織からPDOを樹立し、Fukushima (F)-PDOと名付けた。F-PDO^®は、6ヶ月以上培養が可能であり、網羅的遺伝子発現解析でがん組織の特徴を保持していることを確認している。加えて、96ウェルや384ウェルプレートに対応できるハイスループットアッセイ系を構築した。

樹立方法

遺伝子プロファイリング

F-PDO^® の遺伝子発現プロファイルは、同種組織由来のがん細胞株ではなく、元のヒトがん組織と同じグループに分類された。

F-PDO^®：106種類

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F-PDO^®一覧リスト

細胞塊を形成しない細胞も含みます。

特長

• F-PDOは組織学的解析、ゲノム解析、網羅的遺伝子発現解析により、元のがん組織の特徴を維持していることが確認できています。※【表A】参照
• F-PDOを用いた抗がん剤評価は、従来の評価方法と比べ、臨床をより反映した状態で抗がん剤を評価することが可能です。※【表B-1】、【表B-2】参照
• F-PDOの薬剤感受性は、元のがん組織の特徴を反映しない従来のがん細胞株とは異なります。
• 様々なハイスループットアッセイ系を用いて臨床を反映した抗がん剤の評価が可能です。
• 一部のF-PDOは胆がんマウス作製が可能です。

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  【表A】

  

• • 【表B-1】

    

  • 【表B-2】

    

使用例

• 薬効評価
• 副作用予測
• 細胞増殖阻害試験
• 細胞応答性試験・・・etc

細胞増殖阻害試験の例：F-PDO^®の位相差像と抗がん剤感受性(既存細胞株との比較)

臨床上でパクリタキセルに耐性を示すがん由来のF-PDOは既存の細胞株と比較してパクリタキセルへの感受性が低い傾向が認められた。

• 関連サービスも用意しており、それらと組み合わせることで目的に合わせた様々な解析が可能です。

アプリケーション

抗体医薬品の評価

• 抗体評価
• 抗体薬物複合体(ADC)の細胞増殖阻害評価
• 二重特性抗体の評価

F-PDO^®を用いた免疫反応の評価

• PBMCの免疫反応の評価

細胞塊の透明化解析

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• 3D動画　RLUN14

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• 3D動画　RLUN20

撮影条件

• 使用透明化試薬：SCALEVIEW-S4 (製品コード：194-18561)
• 使用抗体：ZO-1-Alexa488 conjugate
• 撮影装置：共焦点レーザー走査型顕微鏡 FV3000(OLYMPUS社)で撮像

• 本データは福島県立医科大学様およびオリンパス株式会社様よりご提供いただいております。

今後の展開

• フェノタイプアッセイ
• 遺伝子改変F-PDO
• F-PDOを用いた動物モデル

詳しくはこちらをご覧ください(PDF/11.9MB)

• スライド39枚目から抗体医薬の評価について記載があります

提供可能なデータ

• ご提供化合物のF-PDO^®に対する IC₅₀ 値、EC₅₀値、GI₅₀ 値、AUC 値
• 取得したすべての測定データ、アッセイにおける CV 値や Z’ 値等

オプション

• アポトーシス誘導評価データ
• 既存抗がん物質との比較解析データ
• F-PDO^® の遺伝子発現解析データ
• F-PDO^® のがん関連遺伝子の変異データ
• F-PDO^® の樹立に使用したがん組織のドナー情報

解析サービス例

• エクソーム解析
• 遺伝子発現解析
• HTSスクリーニング
• ハイコンテンツスクリーニング
• 免疫染色等の各種染色
• F-PDO^®移植動物モデルを用いた試験
• エクソソーム単離＆解析
• 二次元電気泳動解析・・・etc

目的に合わせたプランをご提案致します。上記に無い項目に関しても対応可能な場合もございます。詳しくはお問い合わせください。

モデルケース

条件

• サンプル数：1 F-PDO^®(96well plate) x 1化合物
• 測定法：細胞増殖アッセイ
• 測定数：N＝3
• 提供情報：ご提供化合物のF-PDO^® に対する IC₅₀ 値、EC₅₀ 値、GI₅₀ 値、AUC 値および取得したすべての測定データ、アッセイにおける CV 値や Z’ 値等

• 解析内容や関連サービス等の条件により価格は変動します。詳しくはお問い合わせください。

F-PDO^® の詳細情報閲覧専用ホームページ

F-PDO^®について詳細を確認いただけるホームページをご用意しております。

• 登録が必要となります。

登録の流れ

以下の情報を記載のうえ、「jutaku@fujifilm.com」までお送りください。
担当者より詳細情報をお知らせいたします。

• 会社または団体名
• 所属部署・役職
• 氏名
• メールアドレス
• F-PDO^®詳細情報閲覧希望

参考文献

• Evaluation of anticancer agents using patient-derived tumor organoids characteristically similar to source tissues. Tamura et al., Oncol. Rep., 40: 635-646 (2018)
  doi : 10.3892/or.2018.6501
• An in vitro system for evaluating molecular targeted drugs using lung patient-derived tumor organoids. Takahashi et al., Cells, 8 481 (2019)
  doi : 10.3390/cells8050481
• 実験医学別冊　「患者由来がんモデルを用いたがん研究実践ガイド CDX・スフェロイド・オルガノイド・PDX/PDOX を網羅　臨床検体の取り扱い指針から樹立プロトコールと入手法まで」、佐々木博巳/編
  羊土社 ISBN 978-4-7581-2242-9 (2019)
• Construction of in vitro patient-derived tumor models to evaluate anticancer agents and cancer immunotherapy. Takahashi et al., Oncology Letters, 21: 406 (2021)
  doi : 10.3892/ol.2021.12667

参考資料

F-PDO^®を用いた抗がん剤評価 Ver5.2(PDF/11.9MB)

• アプリケーション欄にある資料と同一です