Prevention of tumor development by elucidation of function of amino acids

• Project/Area Number: 20H04123
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Hoshi Namiko 神戸大学, 医学部附属病院, 講師 (40645214)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 大介 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 特命助教 (00650615) ; 佐々木 建吾 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 客員准教授 (50558301)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000); Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
• Keywords: アミノ酸 / 腸管腫瘍 / 予防 / 大腸癌 / 腸内環境

Outline of Research at the Start

大腸癌は世界の癌罹患率第3位で、日本では癌死亡率女性1位、男性3位となっています。赤肉や加工肉などが増加因子として考えられていますが、その理由は不明です。我々の先行研究で、食物繊維由来の栄養に対する受容体を持っていない動物は、細胞内にアミノ酸を取り込むためのトランスポーターの発現パターンを変化させることを観察しました。そこで、大腸癌などの腸管腫瘍の発生には、腫瘍細胞が使用する栄養素が、正常の細胞が使用する栄養素と異なるのではないかと考え、特にお肉の成分であるアミノ酸に注目しました。本研究では、腫瘍の発生や成長において、特定のアミノ酸が重要な役割をになっているのかどうかを調べます。

Outline of Final Research Achievements

Colorectal cancer has increased during a few decades after the World War II, it is now ranked first among women and third among men in terms of cancer mortality. Epidemiologically, consumption of red and processed meat has been identified as risk factors, suggesting the importance of environmental factors such as nutritional status in addition to genetic factors, but the mechanism is not yet clarified.
In this project, we decided to investigate the role of amino acids, the major nutrients in meat, in intestinal tumorigenesis. As an approach, we focused on L-type amino acid transporter-1 (LAT1), a transporter of many essential amino acids, and found that LAT1 is required for normal small intestinal epithelial differentiation and that LAT1 deficiency affects small intestinal tumorigenesis. The findings were presented at domestic and international conferences　and published in a literature.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

LAT1は、本課題開始当初、大腸癌細胞特異的に発現し腫瘍増殖に寄与すると考えられていたが詳細な機能は不明であった。そこで、腸管上皮でのみLAT1が欠損する腫瘍モデルマウスを作成し解析した。結果として、想定外にもLAT1は正常陰窩上皮で恒常的に発現し、LAT1欠損でパネート細胞数が激減することを見出した。LAT1欠損は腫瘍径の減少だけでなく発生数も有意に抑制することを観察し、パネート細胞が分泌するWnt3蛋白の産生減少が関わることが示唆された。栄養素と腫瘍発生の関わりを示す基礎研究結果であり、食生活からの大腸がん予防法の開発など社会還元に発展させることが期待できる有意義な成果と考える。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 青島大学(中国)
• [Int'l Joint Research] King's College Hospital(英国)
• [Journal Article] LAT1 expression influences Paneth cell number and tumor development in ApcMin/+ mice (2023)
  • Author(s): Sui Yunlong、Hoshi Namiko、Ohgaki Ryuichi、Kong Lingling、Yoshida Ryutaro、Okamoto Norihiro、Kinoshita Masato、Miyazaki Haruka、Ku Yuna、Tokunaga Eri、Ito Yuki、Watanabe Daisuke、Ooi Makoto、Shinohara Masakazu、Sasaki Kengo、Zen Yoh、Kotani Takenori、Matozaki Takashi、Tian Zibin、Kanai Yoshikatsu、Kodama Yuzo
  • Journal Title: Journal of Gastroenterology Volume: 58 Issue: 5 Pages: 458-458
  • DOI: 10.1007/s00535-023-01975-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 腸管腫瘍の発生と細胞増殖におけるL-type amino acid transporter1 の役割とその機序の検討 (2022)
  • Author(s): 星奈美子、隋雲竜、児玉裕三
  • Organizer: 第108回日本消化器病学会総会
• [Presentation] 腸管腫瘍におけるアミノ酸トランスポーターLAT1の役割について (2022)
  • Author(s): Yunlong Sui, Namiko Hoshi, Ryuichi Ohgaki, Yuki Ito, Takenori Kotani, Takashi Matozaki, Yuzo Kodama
  • Organizer: 第81回日本癌学会
• [Presentation] Roles of L-Type amino acid transporter1 in the development of intestinal tumors (2022)
  • Author(s): Yunlong Sui, Namiko Hoshi, Ryuichi Ohgak, Yuki Ito, Takenori Kotani, Takashi Matozaki, Yuzo Kodama
  • Organizer: 30th United European Gastroenterology Week
  • Int'l Joint Research