Analysis of molecular mechanisms of Wnt5a-Ror signaling in repair after tissue damage, inflammation, and cancer progression

• Project/Area Number: 16H05152
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Pathological medical chemistry
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 南 康博 神戸大学, 医学研究科, 教授 (70229772)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内匠 透 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (00222092) ; 西田 満 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (30379359) ; 遠藤 光晴 神戸大学, 医学研究科, 講師 (90436444) ; 林 真琴 神戸大学, 医学研究科, 助教 (50722930)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2018: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2017: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2016: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: Wnt5a-Rorシグナル / 神経損傷・神経炎症 / がんの浸潤 / 骨格筋損傷修復 / 遺伝子発現制御 / 顎下腺炎症モデル

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、これまで発生の形態形成・組織/器官構築に重要な役割を担うことが知られているWnt5a-Ror (Ror1, Ror2）シグナル、特にRor1, Ror2を介するシグナルが炎症、組織損傷修復やがんの進展（浸潤など）において担う役割を明らかにすることを目的としている。
平成29年度の研究では、（野生型・Wnt5a, Ror2遺伝子改変）マウスを用いた大脳皮質損傷モデルおよび初代培養アストロサイト、アストロサイトA1株を用いて解析を行った。その結果、神経損傷後、bFGFにより活性化されたアストロサイトにおいて発現誘導されるRor2が、損傷に伴い産生される炎症性サイトカインによる炎症性シグナルを抑制することにより、損傷修復に寄与することが明らかになった（未発表）。
次に、マウスにおける片側顎下腺管結紮モデルを用い、顎下腺炎に伴う上皮間葉転換に伴い発現が増強するRor2が上皮細胞基底膜の破壊や線維化をもたらし、炎症の遷延化をきたすことを見出した。また、カルディオトキシンを用いた片側前脛骨筋損傷モデルを用いた解析から、骨格筋損傷後、組織幹細胞である衛星細胞（SC: satellite cell）において炎症性サイトカインによりRor1の発現が増強し、SCの増殖を誘導することにより損傷修復に寄与することを明らかにした。
さらに、悪性胸膜中皮腫（MPM:malignant pleural mesothelioma）の臨床検体および細胞株を用いた解析を行い、Ror1およびRor2を介するシグナルがCdc42, Racの活性化を誘導し、MPMの増殖能および浸潤能を亢進させることを明らかにした。また、肺腺がん細胞株を用いた解析から、Ror1がこれまでに知られていないシグナル経路を活性化することにより、肺腺がん細胞の浸潤能を亢進させることを見出した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

平成29年度の研究により、まず前年度の神経損傷・炎症における活性化アストロサイトの研究を深化させ、Ror2を介するシグナルが、損傷に伴う炎症性サイトカインにより惹起される炎症シグナルを抑制することにより、炎症の収束・修復促進をもたらすことを明らかにすることができた（未発表）。また、新たに顎下腺炎症・線維化モデルを用いた解析を行い、炎症に伴う上皮間葉転換により発現増強されるRor2を介するシグナルが炎症において担う役割を明らかにするとともに、骨格筋損傷修復モデルを用いた解析から、炎症性サイトカインにより骨格筋の組織幹細胞であるSCにおいて発現増強されるRor1がSCの増殖をきたし、骨格筋損傷修復に寄与するという新規性の高い成果を挙げることに成功している。さらに、がんの進展（浸潤など）におけるRor1, Ror2を介するシグナル伝達の分子機構解析を行い、悪性胸膜中皮腫細胞株の増殖・浸潤におけるRor1, Ror2の重要な機能をはじめて明らかにするとともに、肺腺がん細胞株の浸潤におけるRor1の新たな機能の解明に成功した（未発表）。以上より、平成29年度の研究成果にはまだ未発表の成果が含まれるものの、それらの成果も現在論文執筆中という状況にあるため、本研究は当初の計画以上に進展していると判断される。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究においては、平成28年度、平成29年度の研究成果を踏まえて、まず神経損傷・神経炎症における活性化アストロサイトの機能に加えて、神経損傷に伴う炎症応答において重要な役割を担うもう１つのグリア細胞であるミクログリアに着目し、アストロサイト・ミクログリアの機能連関に着目し、研究を推進・展開する計画である。また、骨格筋損傷修復におけるSCでのRor1を介するシグナルの重要な機能に加えて、骨格筋の間葉系幹細胞（MSC: mesenchymal stem cell）におけるRorの機能についても予備的成果を得ているため、今後MSCに着目した解析を進めるとともに、SCとMSCの機能連関についても研究を展開したいと考えている。さらに、がんの進展（浸潤など）についての研究では、今後悪性胸膜中皮腫、肺腺がんといった呼吸器悪性腫瘍および消化管系悪性腫瘍におけるRor1およびRor2を介するシグナル伝達の分子機構解析を押し進めることにより、このシグナル系を標的とした診断・治療の可能性についても検討したいと考えている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ハーバード大学(アメリカ)
• [Int'l Joint Research] ハーバード大学/マサチューセッツ医科大学/カリフォルニア大学(アメリカ)
• [Journal Article] Diverse roles for the Ror-family Receptor Tyrosine Kinases in Neurons and Glial Cells during Development and Repair of the Nervous System. (2018)
  • Author(s): Endo, M., Minami, Y.
  • Journal Title: Dev. Dyn. Volume: 印刷中 Pages: 24-32
  • DOI: 10.1002/dvdy.24515
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Temporal requirement of dystroglycan glycosylation during brain development and rescue of severe cortical dysplasia via gene delivery in the fetal stage. (2018)
  • Author(s): Sudo Atsushi、Kanagawa Motoi、Kondo Mai、Ito Chiyomi、Kobayashi Kazuhiro、Endo Mitsuharu、Minami Yasuhiro、Aiba Atsu、Toda Tatsushi
  • Journal Title: Human Mol. Genet. Volume: 27 Pages: 1174-1185
  • DOI: 10.1093/hmg/ddy032
  • NAID: 120006459805
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Ror1 receptor tyrosine kinase plays a crucial role in regulating satellite cell proliferation during regeneration of injured muscle. (2017)
  • Author(s): Kamizaki Koki、Doi Ryosuke、Hayashi Makoto、Saji Takeshi、Kanagawa Motoi、Toda Tatsushi、Fukada So-ichiro、Ho Hsin-Yi Henry、Greenberg Michael Eldon、Endo Mitsuharu、Minami Yasuhiro
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 292 Pages: 15939-15951
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.785709
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Protein kinase N3 promotes bone resorption by osteoclasts in response to Wnt5a-Ror2 signaling (2017)
  • Author(s): Uehara S, Udagawa N, Mukai H, Ishihara A, Maeda K, Yamashita T, Murakami K, Nishita M, Nakamura T, Kato S, Minami Y, Takahashi N and Kobayashi Y
  • Journal Title: Sci. Signaling Volume: 10
  • DOI: 10.1126/scisignal.aan0023
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression of Ror2 Associated with Fibrosis of the Submandibular Gland (2017)
  • Author(s): Takahashi, D., Suzuki, H., Kakei, Y., Yamakoshi, K., Minami, Y., Komori, T., Nishita, M.
  • Journal Title: Cell Struct. Funct. Volume: 42(2) Issue: 2 Pages: 159-167
  • DOI: 10.1247/csf.17019
  • NAID: 120006557460
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Critical role of Ror2 receptor tyrosine kinase in regulating cell cycle progression of reactive astrocytes following brain injury. (2017)
  • Author(s): Endo, M., Ubulkasim, G., Kobayashi, C., Onishi, R., Minami, Y.
  • Journal Title: Glia Volume: 65 Pages: 182-197
  • DOI: 10.1002/glia.23086
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ror2 signaling regulates Golgi structure and transport through IFT20 for tumor invasiveness. (2017)
  • Author(s): Nishita, M., Park, S.-Y., Nishio, T., Kamizaki, K., Wang, Z., Tamada, K., Takumi, T., Hashimoto, R., Otani, H., Pazour, G.J., Hsu, V.W., and Minami, Y.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 7 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1038/s41598-016-0028-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Insight into the flagella type III export revealed by the complex structure of the type III ATPase and its regulator. (2017)
  • Author(s): Imada, K., Minamino, T., Uchida, Y., Kinoshita, M., Namba, K.
  • Journal Title: PNAS Volume: 110 Issue: 13 Pages: 12271-12276
  • DOI: 10.1073/pnas
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Regulatory mechanism and cellular functions of non-centrosomal microtubules. (2017)
  • Author(s): Nishita M, Satake T, Minami Y, Suzuki A.
  • Journal Title: Journal of Biochemistry Volume: - Pages: 1-10
  • DOI: 10.1093/jb/mvx018
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ROR1 is essential for proper innervation of auditory hair cells and hearing in humans and mice. (2016)
  • Author(s): Diaz-Horta, O., Abad, C., Sennaroglu, L., Foster II, J., DeSmidt, A., Bademci, G., Tokgoz-Yilmaz, S., Duman, D., Cengiz, F. B., Grati, M., Fitoz, S., Liu, X-Z., Farooq, A., Imtiaz, F., Currall, B. B., Morton, C. C., Nishita, M., Minami, Y., Lu, Z., Walz, K., Tekin, M.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 113 Pages: 5993-5998
  • DOI: 10.1073/pnas.1522512113
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 受容体型チロシンキナーゼRor2による炎症応答制御機構の解析 (2017)
  • Author(s): 遠藤 光晴、大田 絢斗、大西 怜子、南 康博
  • Organizer: 日本細胞生物学会
• [Presentation] 脳の損傷修復における増殖性アストロサイトの役割 (2017)
  • Author(s): 遠藤 光晴、大田 絢斗、南 康博
  • Organizer: 日本組織細胞化学会
  • Invited
• [Presentation] Rorファミリー受容体型チロシンキナーゼによる骨格筋再生制御 (2017)
  • Author(s): 紙崎 孝基、土井 亮助、金川 基、戸田 達史、深田 宗一郎、遠藤 光晴、南 康博
  • Organizer: 骨格筋細胞研究会
• [Presentation] がん細胞浸潤突起の伸長・成熟におけるKIF1Cの機能 (2017)
  • Author(s): 佐事 武、西田 満、岡田 康志、南 康博
  • Organizer: 日本分子生物学会、日本生化学会
• [Presentation] Wnt5a依存的・非依存的なRorファミリー受容体型チロシンキナーゼの機能 (2017)
  • Author(s): 南 康博
  • Organizer: Wnt研究会
  • Invited
• [Presentation] Rorファミリー受容体型チロシンキナーゼは脳損傷に伴うアストロサイトの応答を制御する (2016)
  • Author(s): 遠藤 光晴、大田 絢斗、小林 千穂、大西 怜子、南 康博
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] IFT20はゴルジ体における微小管形成を促進することでRor2シグナル依存的ながん細胞浸潤を制御する (2016)
  • Author(s): 西田 満、西尾 忠、紙崎 孝基、内匠 透、大谷 浩、南 康博
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Invited
• [Presentation] がん細胞浸潤におけるRor2受容体型チロシンキナーゼの新たな機能 (2016)
  • Author(s): 佐事 武、西尾 忠、紙崎 孝基、西田 満、南 康博
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] Ror2受容体型チロシンキナーゼのがんー胎児タンパク質としての機能 (2016)
  • Author(s): 南 康博、西田 満
  • Organizer: 第75回日本癌学会総会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜）
  • Year and Date: 2016-10-06
  • Invited
• [Presentation] エピジェネティック機構を介した受容体型チロシンキナーゼRor2の発現誘導によるアストロサイトの細胞周期制御 (2016)
  • Author(s): 遠藤 光晴、小林 千穂、グリジャハン オブリカスム、南 康博
  • Organizer: 第59回日本神経化学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡）
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Remarks] http://www.med.kobe-u.ac.jp/medzoo/
• [Remarks] 細胞生理学分野研究室ホームページ
  • URL: http://www.med.kobe-u.ac.jp/medzoo/