膵星細胞活性化遺伝子に着目した小胞体由来のオートファゴソーム膜起源の解明

• Project/Area Number: 20K09036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55020:Digestive surgery-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 坂井 寛 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (80611665)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江上 拓哉 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (40507787) ; 久保 真 九州大学, 医学研究院, 准教授 (60403961) ; 中山 宏道 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (80866773)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 膵癌 / 膵星細胞 / オートファジー / 小胞体 / 隔離膜 / 新規膵癌治療薬

Outline of Research at the Start

膵癌は非常に予後不良な癌の１つであり、その浸潤、転移のメカニズムを解明することは新たな治療方法の開発に必須の課題である。膵癌細胞の増殖、転移、浸潤に重要な役割を果たしている膵星細胞の活性化にオートファジーが関与しており、これを抑制すると膵癌の転移移、浸潤が劇的に抑制されると考えられている。近年、オートファジーの起源である隔離膜が小胞体から発生することが報告され、オートファジーと小胞体の関係が注目されている。本研究では膵星細胞活性化遺伝子のうち小胞体に関わる遺伝子に着目し、隔離膜の発生、伸長を制御する分子を同定し、オートファジー制御の観点から新たな膵癌治療薬の開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は膵星細胞活性化遺伝子のうち小胞体に関わる遺伝子に着目し、オートファジー制御の観点から新たな膵癌治療薬を開発することを目的とする。手術切除標本から得られた膵癌組織由来の活性化ヒトPSC(M-PSC)と非膵癌組織由来の非活性化ヒトPSC(N-PSC)をマイクロアレイに提出し、遺伝子発現を比較した。M-PSC特異的に発現する遺伝子を複数同定し、その中で小胞体関連遺伝子に着目した。小胞体関連遺伝子の1つである遺伝子Xにおいて、まずsiRNAのトランスフェクションを用いてノックダウンすると、LC3の減少、p62の増加を認め、PSCおよび膵癌細胞(PCC)のオートファジーが阻害された。また、PSCにおいて遺伝子XのノックダウンによりαSMAの低下、脂肪滴の増加を確認し、遺伝子XのノックダウンがPSCの不活性化につながり、腫瘍と間質の相互作用が減弱したと考えられた。さらに小胞体ストレス誘導剤tunicamycinを投与すると、遺伝子XをノックダウンしたPSCではunfolded protein response(UPR)シグナル経路のIRE1αおよびPERKが減少したため、遺伝子Xは小胞体のUPRシグナル経路を介したオートファジー制御に関与している可能性が示唆された。次に免疫不全マウスを用いたPSCとPCCの同所移植モデルにおいて、遺伝子XをノックダウンしたPSCをPCCと共移植した場合、遺伝子XをノックダウンしていないPSCをPCCと共移植した場合と比較して、移植した腫瘍の増殖が有意に抑制された。さらにゲムシタビンを投与すると遺伝子Xのノックダウン群で腫瘍の増殖が有意に抑制され、遺伝子Xのノックダウンにより膵癌組織の線維化を抑制し、ゲムシタビンの抗腫瘍活性を増強したと考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は小胞体関連遺伝子Xに着目して研究を行い、遺伝子XがPSCのオートファジーを抑制し、小胞体ストレスを介したオートファジー制御に関与していることを確認した。また、膵癌細胞との同所移植モデルにおいて膵癌の増殖、線維化を抑制し、ゲムシタビンによる抗腫瘍効果を増強することを確認した。小胞体関連遺伝子XはUPRシグナル経路を介してオートファジーを制御している可能性が示唆された。

Strategy for Future Research Activity

今後は遺伝子Xがオートファジーの隔離膜形成への関与について検討すべく、電子顕微鏡や免疫蛍光染色なども用いた実験を行っていく。また、遺伝子Ｘ以外の小胞体関連遺伝子を複数同定しているため、それぞれオートファジーの関与について同様に実験を行う予定である。