Basic construction for medical treatment of oral cancer by controlling of metal-binding protein expression utilizing optogenetics
| Project/Area Number |
20K10151
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
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| Research Institution | Matsumoto Dental University |
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Principal Investigator |
十川 紀夫 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 教授 (30236153)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今村 泰弘 松本歯科大学, 歯学部, 講師 (00339136)
十川 千春 広島工業大学, 生命学部, 教授 (10253022)
宮崎 育子 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 講師 (40335633)
村上 聡 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70385219)
荒 敏昭 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (90387423)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | メタロチオネイン / 口腔がん / 亜鉛 / 亜鉛トランスポーター / metallothionein / 口腔癌 / 光遺伝学 |
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| Outline of Research at the Start |
メタロチオネイン(MT)は，生体内で亜鉛と結合し，生体亜鉛濃度の恒常性維持，および調節に関わっている低分子量の金属結合タンパク質である。
亜鉛は，多くの酵素において活性中心をなす金属であり，また，転写因子の機能発現においても重要であることから，亜鉛の細胞内調節は癌の発症，増殖および転移に関与している可能性が示唆されている。しかし，亜鉛が癌細胞増殖に関与する機序の詳細は未だ明らかになっていない。
本申請研究では，口腔癌細胞に特異的なMT-4の発現を制御することによる細胞増殖への影響を解析し，MT-4発現制御を利用した口腔癌治療への応用基盤を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタロチオネイン(MT)は，生体亜鉛濃度の維持や調節に重要な低分子量の金属結合タンパク質である。亜鉛の細胞内調節は癌の発症，増殖および転移に関与している可能性が示されており，その調節因子の１つであるMTも細胞増殖への関与が示唆されている。MTには４つのアイソフォームが報告されているが，ほとんどの口腔癌の発生母組織である扁平上皮で特異的に発現するMT-4の生理機能についてはあまり検討されておらず，その存在意義は未だ明確になっていない。
これまでの検討では，亜鉛により細胞増殖が抑制される細胞腫とMT-4遺伝子導入により細胞増殖が抑制される細胞腫が一致していたことより，MT-4遺伝子導入効果と亜鉛添加による効果が連関していると想定していたが，その後の検討により，MT-4遺伝子導入効果と亜鉛添加効果が独立している可能性が考えられたため，本年度は，MT-4遺伝子導入後の癌細胞増殖，および亜鉛トランスポーター遺伝子(ZIP1, 2 ,4, 6, 7, 9, 10およびZnT5, 7, 9)の発現変化を解析した。
その結果，MT-4遺伝子導入によりCa9-22細胞増殖は抑制され，MT-4遺伝子導入細胞では，ZIP6，ZIP9，ZnT5のmRNA発現が低下することが明らかになった。
MT-4による亜鉛トランスポーター発現制御機構は未だ不明であるが，ZIP6とZIP9は共に細胞外からの亜鉛流入に，また，ZnT5は亜鉛タンパク質への亜鉛供給に関与していることから，これら亜鉛トランスポーターの発現低下による増殖関連酵素などの機能低下を介して，細胞増殖が抑制されていることが考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
実績の概要にも記載したように，現在，MT-4遺伝子導入により増殖が抑制される口腔腫瘍と，MT-4遺伝子導入に増殖抑制感受性がない口腔腫瘍が存在すること，および，それらの細胞間で，MT-4遺伝子導入後の亜鉛トランスポーター発現変動に差異のあることを突き止め，MT-4遺伝子発現による口腔内腫瘍の増殖抑制作用，およびその作用機序の一部が明らかになってきた。しかし，主に技術的な問題により，本課題における重要な目的の1つである光遺伝学的手法を用いたMT-4発現に使用するベクターの作成が未だ完了していない。また，亜鉛トランスポーター発現変動の検証実験，すなわち細胞内亜鉛量変化を検出できていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在，MT-4遺伝子は，CMVプロモーターを利用した通常の発現ベクターを用いて発現させている。光遺伝学的手法を用いたMT-4遺伝子の発現方法の構築は，本課題における重要な目的の1つであるが，MT-4遺伝子導入による口腔癌の増殖抑制作用，およびその機序の解明は，本課題の根本をなす目的である。
遺伝子発現方法の違いにより，作用機序が異なることはないと考えられることから，現状の遺伝子導入方法および発現方法を用いてMT-4の詳細な作用機序を検討し，その後に，より部位特異的なMT-4遺伝子の発現方法として，再度，光遺伝学的手法を利用したベクター構築を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
