がん組織由来培養細胞(F-PDO®)

がん組織由来培養細胞
Fukushima Patient Derived Tumor Organoid
(福島PDO®/F-PDO®)とは

※福島PDO/F-PDOは公立大学法人福島県立医科大学の登録商標です。

福島医薬品関連産業支援拠点化事業でがん組織由来培養細胞(F-PDO)を作製しました。
F-PDOは受託研究として当センターで抗がん剤の評価アッセイ等を行うことが可能です。
また、有償提供し、⾃由に使うことも可能です。
F-PDOの免疫染色の受託解析やFFPE切片の提供も行います。

資料はこちらから

「がん組織由来培養細胞(塊)」の有償提供の流れ

カタログ閲覧登録いただくと、専用ページよりF-PDO・F-PDX の詳細情報がご覧いただけます。

F-PDOの特長

  • 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。
  • 細胞外マトリックスタンパク質を用いない浮遊培養であり、培養にコストや時間が掛かりません。
  • 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 は担がんマウス作製が可能です。
【表A】
子宮体がんF-PDOと元のがん組織の各種染色画像
F-PDOの位相差像
F-PDOの位相差像
F-PDOのHE染色像
F-PDOのHE染色像
元のがん組織のHE染色像
元のがん組織のHE染色像
【表B-1】
RLUN010 EGFR wild
処理72hr後のCaspase-3/7活性
溶媒コントロール 25 μM Erlotinib
RLUN10、EGFR wild、溶媒コントロール RLUN10、EGFR wild、25 μM Erlotinib
Caspase-3/7活性の経時変化
RLUN10、EGFR wild、Caspase-3/7活性の経時変化
【表B-2】
RLUN014 EGFR L858R
(感受性変異)
臨床情報を反映した細胞である
処理72hr後のCaspase-3/7活性
溶媒コントロール 25 μM Erlotinib
RLUN14、EGFR L858R、溶媒コントロール RLUN14、EGFR L858R、25 μM Erlotinib
Caspase-3/7活性の経時変化
RLUN14、EGFR L858R、Caspase-3/7活性の経時変化

F-PDOのラインナップ(合計97細胞)

固形腫瘍: 94系統
がん種 系統数 がん種 系統数
卵巣がん 17 胃がん 1
腹膜がん 4 脳腫瘍 3
肉腫 6 子宮体がん 26
胆管がん 1 肺がん 23
子宮頸がん 4 大腸がん 5
乳がん 2 メラノーマ 1
卵管がん 1
造血器腫瘍: 3系統
がん種 系統数
リンパ性白血病 3
卵巣がん

肺がん

子宮体がん

大腸がん

  • 扁平上皮がん、希少がん、造血器腫瘍も含まれております。

F-PDOの用途・使用例

  • 薬効評価
  • 細胞増殖阻害試験
  • 細胞応答性試験 等
【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)】
臨床上パクリタキセルに耐性を示したがん組織由来のF-PDO は、既存のがん細胞株と比較してパクリタキセルへの感受性が低い
肺がん
RLUN004
(腺扁平上皮がん)
肺がん
RLUN002-1
(腺がん)
卵巣がん
ROVA010
(明細胞腺がん)
子宮体がん
REME011
(明細胞腺がん)

F-PDOの3D解析

3D解析を用いた形態解析

  • 青…DAPI(核を染色)
    赤…actin(細胞骨格を染色)
    緑…ZO-1(タイトジャンクションを染色)
免疫染色を用いた形態的3D解析
【3D動画RLUN14】
【3D動画RLUN20】

3D解析を用いた形態的定量解析

  • 青…DAPI(核を染色)
    緑…Ki67(増殖細胞のマーカ)
  • 形態情報(細胞数、容積、Ki67陽性細胞数)を算出
  • 細胞塊あたりの細胞数、細胞密度、増殖細胞の比率が算出することができる。
  • F-PDOの種類により、細胞塊の大きさ、細胞密度、増殖細胞の比率はさまざまである。
肺がん
RLUN5 RLUN16 RLUN21
定量解析RLUN5 定量解析RLUN16 定量解析RLUN21

HER2遺伝子の発現量

  • 青…DAPI
    赤…HER2(トラスツマブにより染色)
  • 抗体医薬陽性容積を算出
  • 細胞塊のHER2は局所的に発現が見られる
  • リアルタイムPCRのよるHER2遺伝子の発現量の測定では、F-PDO間での差異は大きくなかったが、免疫染色ではF-PDO間での発現のパターンに違いがある。
  • 固形がん組織の発現パターンに近い状態であるため、F-PDOを用いることでより良い薬効評価が行われる。
肺がん
RLUN5 RLUN16 RLUN21
発現解析RLUN5 発現解析RLUN16 発現解析RLUN21

NoviSightを用いた病理マーカー解析

  • 肺腺がん由来F-PDO(RLUN14、RLUN20)と肺扁平上皮がん由来F-PDO(RLUN16、RLUN21)を、肺腺がんマーカーのTIF1、肺扁平上皮がんマーカーのp63に対する抗体を用いて、免疫染色を行った。
  • 病理診断と同様に、肺腺がん由来F-PDOはTIF1抗体で、肺扁平上皮がん由来F-PDOはp63抗体で染色された。
  • それぞれのF-PDOの細胞塊あたりの陽性細胞率をNoviSightを用いて算出した。その結果、有意差をもって、それぞれのマーカーに対して高い陽性率を示した。
TTF1(肺腺がんマーカー)
腺がん
RLUN14
扁平上皮がん
RLUN16
コロイド腺がん
RLUN20
扁平上皮がん
RLUN21
腺がん_RLUN14_TTF1染色 扁平上皮がん_RLUN16_TTF1染色 コロイド腺がん_RLUN20_TTF1染色 扁平上皮がん_RLUN21_TTF1染色
p63(肺扁平上皮がんマーカー)
腺がん
RLUN14
扁平上皮がん
RLUN16
コロイド腺がん
RLUN20
扁平上皮がん
RLUN21
腺がん_RLUN14_p63染色 扁平上皮がん_RLUN16_p63染色 コロイド腺がん_RLUN20_p63染色 扁平上皮がん_RLUN21_p63染色
病理マーカー解析
これらのデータはオリンパス株式会社との共同研究により取得しました

3D解析 参考文献

■ F-PDO(福島PDO)を用いた抗がん剤評価
タイトル 形式
F-PDO(福島PDO)を用いた抗がん剤評価_スライド PDF

    F-PDOとは

    F-PDOを用いたアッセイ系の構築

    F-PDOの抗がん剤感受性プロファイリング

  • 化学療法剤への感受性
  • 分子標的薬への感受性
  • がん細胞株との感受性の違い
  • F-PDOを用いた抗体医薬品の評価

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

    F-PDOを用いた免疫反応の評価

  • PBMCの免疫反応の評価
  • がん免疫チェックポイント阻害剤の評価
  • F-PDOを用いたアッセイの今後の展開

  • 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
■ 利用可能なF-PDOのリスト
タイトル 形式
F-PDO list Excel
■ 関連資料
タイトル 形式
福島PDOを用いた抗がん剤評価_チラシ PDF
タイトル  >  リンク先
がんオルガノイドを用いた抗がん剤の評価_ウェビナー  >  コーニング株式会社 ウェビナーページへ
■ 参考文献

■ Evaluation of anticancer agents using patient-derived tumor organoids characteristically similar to source tissues. Tamura et al., Oncology Reports ,
40: 635-646 (2018).
https://www.spandidos-publications.com/or/40/2/635

F-PDOの樹立と特徴、アッセイ系の構築についての論文です。
福島医薬品関連産業支援拠点化事業で、独自技術を用いてヒトがん組織から長期培養可能かつ、元のがん組織の特徴を有した患者由来オルガノイド(F-PDO)を樹立しました。F-PDOは元のがん組織と同様の遺伝子発現プロファイルや薬剤感受性を示しました。また、不均一な形態を示すF-PDOを384well plateに均等に播種する技術を開発し、ハイスループットアッセイを可能としました。

■ An in vitro system for evaluating molecular targeted drugs using lung patient-derived tumor organoids, Takahashi et al., Cells. 8 481 (2019).
https://www.mdpi.com/2073-4409/8/5/481

F-PDOを用いた分子標的薬の評価、F-PDO の3D解析についての論文です。
患者由来の腫瘍オルガノイド(PDO)は、従来の細胞培養モデルと比較して、がん組織の構造と機能をよりよく再現する有望な前臨床がんモデルです。
この論文では、PDOを用いて、臨床上、顕著な効果を持つ分子標的薬の有効性を評価するためのin vitroアッセイシステムを構築しました。さらに、免疫細胞と腫瘍細胞間の複雑な相互作用をモデル化して癌免疫療法の効果を評価するシステムの構築も試みました。
肺がん由来のPDOを用いて、低分子阻害剤(上皮成長因子受容体およびヒト上皮成長因子受容体2(HER2)阻害剤)、モノクローナル抗体(抗HER2モノクローナル抗体)、抗体薬物複合体など、様々なカテゴリーの分子標的薬のin vitro評価の結果を示しました。また、3D解析によりF-PDOの構造的な解析を行い、抗HER2モノクローナル抗体の抗体依存性細胞傷害性応答時の免疫細胞とPDOの相互作用を視覚化しました。さらに、免疫チェックポイント阻害薬であるニボルマブとペンブロリズマブの評価システムも開発しました。これらの結果は、PDOを使用したin vitroアッセイシステムが、病態をよりよく反映する条件下で分子標的薬を評価するのに適していることを示しています。

■ 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」、佐々木博己/編、羊土社 ISBN 978-4-7581-2242-9 (2019)
福島PDO®を用いた抗がん剤の評価、比嘉亜里砂、高木基樹、P.124-131
https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/book/9784758122429/index.html

F-PDOの培養とアッセイ系の実験方法についてまとめています。