癌細胞の低酸素応答と放射線抵抗性を担う新規遺伝子の機能解析と治療・画像化への展開

• Project/Area Number: 17J07699
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Radiation science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 子安 翔 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特別研究員(SPD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 悪性腫瘍 / 浸潤 / 低酸素 / HIF-1 / 転写因子 / 腫瘍 / がん抑制遺伝子

Outline of Annual Research Achievements

まず、HPF-4のN末端部で、二量体形成に重要なドメインを同定した。HPF-4と相同性の高いhMN (human myeloneurin) というタンパクがすでに結晶構造を解析できるため、ホモロジーモデリングの手法を用いて、HPF-4での構造を推定し、二量体形成に重要であろうアミノ酸として、8-11 番目のアミノ酸残基に着目した。同部位をアラニンで置換した変異体タンパク（HPF-4 4A）をコードするプラスミドを作成して、共免疫沈降法およびHIF-1の転写活性化能を評価するレポーター遺伝子をもちいて検証したところ同アラニン置換変異体は二量体を形成することができず、その結果HIF-1活性化能も持たないことが確認できた。レンチウイルスを用いてHPF-4 4AをHCT116 p53 欠失株に安定的に導入した癌細胞を樹立し、同細胞を免疫不全マウスに移植して作成した腫瘍を用いて腫瘍増大速度を野生型HPF-4と比較したところ、4A変異体はコントロールベクターのみ導入した細胞と同程度の腫瘍増大速度であり、野生型で見られる増大速度の上昇は見られなかった。
次に、HPF-4に結合して、その活性を阻害する化合物の設計を以下の二種類の方法で試みた。A.様々な長さでC末端を欠失させた変異体を作成するプラスミドを作成し、それらを細胞に導入してタンパク発現させ、そのうちから結合阻害活性を持つものをスクリーニングした。B. MD計算で、野生型タンパク（homodimer を形成可能）と、４アミノ酸のアラニン置換体（homodimer を形成不可能）とで、安定性の変化するアミノ酸領域を同定する。その結果を踏まえ、N末端部と同一の配列を持つポリペプタイドを作成した。
結果、両方の方法で、野生型HPF-4を阻害する化合物のモデルを得ることができた。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Oxford/Imperial College London(英国)
• [Journal Article] Thoracoscopic Resection of Fluorodeoxyglucose-Avid Mediastinal Lymph Nodes Associated with Advanced Ovarian Carcinoma. (2019)
  • Author(s): Hamaji M, Yamaguchi K, Koyasu S, Date H.
  • Journal Title: Thorac Cardiovasc Surg. Volume: 67 Issue: 08 Pages: 692-696
  • DOI: 10.1055/s-0038-1667325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HIF-1-Dependent Reprogramming of Glucose Metabolic Pathway of Cancer Cells and Its Therapeutic Significance (2019)
  • Author(s): Nagao Ayako、Kobayashi Minoru、Koyasu Sho、Chow Christalle C. T.、Harada Hiroshi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 20 Issue: 2 Pages: 238-238
  • DOI: 10.3390/ijms20020238
  • NAID: 120006778264
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of diffusion time on non-Gaussian diffusion and intravoxel incoherent motion (IVIM) MRI parameters in breast cancer and hepatocellular carcinoma xenograft models (2018)
  • Author(s): Iima Mami、Nobashi Tomomi、Imai Hirohiko、Koyasu Sho、Saga Tsuneo、Nakamoto Yuji、Kataoka Masako、Yamamoto Akira、Matsuda Tetsuya、Togashi Kaori
  • Journal Title: Acta Radiologica Open Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1177/2058460117751565
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The influence of elevated hormone levels on physiologic accumulation of 68Ga-DOTATOC (2018)
  • Author(s): Watanabe Masao、Nakamoto Yuji、Koyasu Sho、Ishimori Takayoshi、Yasoda Akihiro、Togashi Kaori
  • Journal Title: Annals of Nuclear Medicine Volume: 32 Issue: 3 Pages: 191-196
  • DOI: 10.1007/s12149-018-1233-4
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Regulatory mechanisms of hypoxia-inducible factor 1 activity: Two decades of knowledge (2018)
  • Author(s): Koyasu Sho、Kobayashi Minoru、Goto Yoko、Hiraoka Masahiro、Harada Hiroshi
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 109 Issue: 3 Pages: 560-571
  • DOI: 10.1111/cas.13483
  • NAID: 120006454672
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A circadian clock gene, PER2, activates HIF-1 as an effector molecule for recruitment of HIF-1α to promoter regions of its downstream genes (2017)
  • Author(s): Kobayashi Minoru、Morinibu Akiyo、Koyasu Sho、Goto Yoko、Hiraoka Masahiro、Harada Hiroshi
  • Journal Title: The FEBS Journal Volume: 284 Issue: 22 Pages: 3804-3816
  • DOI: 10.1111/febs.14280
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] p53機能欠失下で作用する新規のHIF-1活性化因子HPF-4について. (2018)
  • Author(s): 子安翔、毛受暁史、原田浩.
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] HPF-4: the novel gene that links p53-deficiency to HIF-1 and induces malignant phenotypes of cancer cells (2018)
  • Author(s): Sho Koyasu1, Akiyo Morinibu, Toshi Menju, Shoichiro Horita, Ester M Hammond, Hiroshi Ishikita and Hiroshi Harada.
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Radiation Therapeutics and Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HPF-4 functionally and mechanistically links p53-deficiency to HIF-1 and increases invasiveness of cancer cells. (2017)
  • Author(s): Koyasu S, Morinibu A, Menju T, Horita S, Hammond EM, Harada H.
  • Organizer: 33rd International Symposium of Radiation Biology Center.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] がん細胞の浸潤転移にかかわる新規 HIF-1 活性化因子 HPF-4 について (2017)
  • Author(s): 子安翔、原田浩
  • Organizer: 第76日本癌学会学術総会