Establishment of a Novel Hepatocyte Culture Method Focused on Pile-Up Proliferation and Exploration of Compounds for Liver Cancer Treatment

• Project/Area Number: 20K16226
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 49030:Experimental pathology-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022-2023); Osaka City University (2020-2021)
• Principal Investigator: Urushima Hayato 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 准教授 (90755745)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 肝細胞 / アルブミン / 肝がん / 肝細胞がん / 腫瘍悪性度 / 肝細胞培養 / Pile-up

Outline of Research at the Start

肝細胞特異的生理機能を長期間維持できる簡便で低コストな肝細胞培養法は未だ確立されていない。生体内において肝細胞は基底膜に接した単層平面的な構造でなく、基底膜に依らない重層状構造を形成する。この重層構造による細胞極性の獲得が肝機能の発揮に重要であると考えられる。
申請者はヒト肝がん細胞株HepG2細胞に重層増殖タイプと平面単層増殖タイプが混在することに気付き、それぞれをクローニングして遺伝子発現をマイクロアレイによって比較した。
本研究ではこの結果を基に重層構造形成に必須の分子を同定し長期安定肝細胞培養法の確立を目指す。またその分子を誘導する低分子化合物が抗肝がん剤候補となり得るかを検討する。

Outline of Final Research Achievements

We noticed that the hepatocellular carcinoma cell line HepG2 contains both pile-up proliferation type and flat monolayer proliferation type cells. We successfully isolated and cultured these two types as separate strains. The pile-up type exhibited higher albumin synthesis ability compared to the flat type, suggesting that the pile-up morphology is crucial for the functional expression of hepatocytes. We screened compounds that can induce the transformation from the flat type to the pile-up type and confirmed that the hit compounds enhanced albumin synthesis ability. Next-generation sequencing analysis revealed that these hit compounds increased albumin expression by enhancing the expression of albumin-specific transcription factors. Therefore, these compounds are considered promising candidates for improving hypoalbuminemia.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本申請研究によって、アルブミン産生能改善薬候補化合物がピックアップできた。血清アルブミン値は加齢と共に減少し、死亡率と逆相関することがしられているため、長期的な介入が必要である。本化合物は既にFDAに承認されており既に他疾患治療のため臨床利用されているため、速やかな臨床試験の実施が可能であり、アンメットメディカルニーズである低アルブミン血症改善薬として期待できる。
また本化合物は複数の肝がん悪性マーカー発現も減弱させるた。いまだ死亡者数の多い肝がんに対して、形態変化に着目してピックアップした化合物による「がん細胞の形態良性化」という新しいコンセプトの抗肝がん剤の候補分子となり得る。

Research Products

• [Journal Article] Hypo-osmolarity induces apoptosis resistance via TRPV2-mediated AKT-Bcl-2 pathway. (2023)
  • Author(s): Urushima H, Matsubara T, Miyakoshi M, Kimura S, Yuasa H, Yoshizato K, Ikeda K.
  • Journal Title: Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol Volume: 324 Issue: 3 Pages: 219-230
  • DOI: 10.1152/ajpgi.00138.2022
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nitric Oxide Derived from Cytoglobin-Deficient Hepatic Stellate Cells Causes Suppression of Cytochrome c Oxidase Activity in Hepatocytes (2023)
  • Author(s): Yoshinori Okina, Misako Sato-Matsubara, Yasutoshi Kido, Hayato Urushima, Atsuko Daikoku, Chiho Kadono, Yu Nakagama, Yuko Nitahara, Truong Huu Hoang, Le Thi Thanh Thuy, Tsutomu Matsubara, Naoko Ohtani, Kazuo Ikeda, Katsutoshi Yoshizato, Norifumi Kawada.
  • Journal Title: Antioxid Redox Signal. Volume: 38 Pages: 463-479
  • DOI: 10.1089/ars.2021.0279
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ⑤Arteriosclerosis Derived from Cutaneous Inflammation Is Ameliorated by the Deletion of IL-17A and IL-17F. (2022)
  • Author(s): Nakanishi T, Iida S, Maruyama J, Urushima H, Ichishi M, Matsushima Y, Mizutani K, Nakayama Y, Sugioka K, Nishimura M, Umaoka A, Iwakura Y, Kondo M, Habe K, Tsuruta D, Yamamoto O, Imai Y, Yamanaka K
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 24(6) Issue: 6 Pages: 5434-5434
  • DOI: 10.3390/ijms24065434
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cancer cells produce liver metastasis via gap formation in sinusoidal endothelial cells through proinflammatory paracrine mechanisms. (2022)
  • Author(s): Huu Hoang T, Sato-Matsubara M, Yuasa H, Matsubara T, Thuy LTT, Ikenaga H, Phuong DM, Hanh NV, Hieu VN, Hoang DV, Hai H, Okina Y, Enomoto M, Tamori A, Daikoku A, Urushima H, Ikeda K, Dat NQ, Yasui Y, Shinkawa H, Kubo S, Yamagishi R, Ohtani N, Yoshizato K, Gracia-Sancho J, Kawada N.
  • Journal Title: Sci Adv. Volume: 8(39) Issue: 39 Pages: 5525-5525
  • DOI: 10.1126/sciadv.abo5525
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Suppression of intrahepatic cholangiocarcinoma cell growth by <scp>SKI</scp> via upregulation of the <scp>CDK</scp> inhibitor p21 (2022)
  • Author(s): Kawamura E、Matsubara T、Daikoku A、et al.
  • Journal Title: FEBS Open Bio Volume: 12 Issue: 12 Pages: 2122-2135
  • DOI: 10.1002/2211-5463.13489
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Soluble Immune Checkpoint Protein CD27 Is a Novel Prognostic Biomarker of Hepatocellular Carcinoma Development in Hepatitis C Virus?Sustained Virological Response Patients (2022)
  • Author(s): Dong Minh Phuong、Thuy Le Thi Thanh、Hoang Dinh Viet、Hai Hoang、Hoang Truong Huu、Sato-Matsubara Misako、Hieu Vu Ngoc、Daikoku Atsuko、Hanh Ngo Vinh、Urushima Hayato、Dat Ninh Quoc、Uchida-Kobayashi Sawako、Enomoto Masaru、Ohtani Naoko、Tamori Akihiro、Kawada Norifumi
  • Journal Title: The American Journal of Pathology Volume: 192 Issue: 10 Pages: 1379-1396
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2022.07.003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] AHCC inhibited hepatic stellate cells activation by induction of cytoglobin expression through Toll-like receptor 2-JNK pathway and suppressed liver fibrosis (2023)
  • Author(s): Hayato Urushima, Tsutomu Matsubara, Gu Qiongya, Atsuko Daikoku, Chiho Kadono, Hideto Yuasa, Kazuo Ikeda
  • Organizer: The 31st Annual Meeting of International Congress on Nutrition and Integrative Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hepatocyte Regeneration-Promoting Effects of AHCC in a Partial Hepatectomy Model (2023)
  • Author(s): Qiongya Gu, Hayato Urushima,Chiho Kadono,Atsuko Daikoku, Hideto Yuasa,Tsutomu Matsubara,Kazuo Ikeda
  • Organizer: The 31st Annual Meeting of International Congress on Nutrition and Integrative Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Induction of apoptosis in hepatocellular carcinoma-derived cells by Oligonol, a low-molecular-weight polyphenol derived from lychee fruit (2023)
  • Author(s): Hideto Yuasa, Hayato Urushima, Tsutomu Matsubara, Kazuo Ikeda
  • Organizer: The 31st Annual Meeting of International Congress on Nutrition and Integrative Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Aged-Related Changes in Hepatic Mesenchymal Cells (HMCs) (2023)
  • Author(s): Nguyen Duc Vien, Tsutomu Matsubara, Atsuko Daikoku, Miku Ando, Chiho Kadono, Moe Higuchi, Hikaru Nakai, Hideto Yuasa, Hayato Urushima, Kazuo Ikeda
  • Organizer: 第１回複雑生命系秩序懇談会総会
• [Presentation] Gene Expression Analysis Related to Pathological Changes in Non-alcoholic Steatohepatitis (2023)
  • Author(s): Vu Thai Hung, Tsutomu Matsubara, Atsuko Daikoku, Miku Ando, Chiho Kadono, Moe Higkuchi, Hideto Yuasa, Hayato Urushima, Kazuo Ikeda
  • Organizer: 第１回複雑生命系秩序懇談会総会
• [Presentation] 非アルコール性脂肪肝炎の病態変化に関連した因子の探索 (2023)
  • Author(s): 安藤美玖、松原勤、大黒敦子、VU THAI HUNG、門野千穂、湯浅秀人、宇留島隼人、池田一雄
  • Organizer: 第30回肝細胞研究会
• [Presentation] 肝星細胞のスパイン形成および活性化抑制に関わる細胞膜タンパク質の同定と機能解明 (2023)
  • Author(s): 井上 喜来々、松原 三佐子、松原 勤、宇留島 隼人、湯浅 秀人、大黒 敦子、池田 一雄、吉里 勝利、河田 則文、鈴木孝幸
  • Organizer: 第30回肝細胞研究会
• [Presentation] 老化肝星細胞におけるERKリン酸化亢進の意義 (2023)
  • Author(s): 中居 暉、松原 勤、高田 さゆり、安藤 美玖、宇留島 隼人、湯浅 秀人、池田 一雄
  • Organizer: 第30回肝細胞研究会
• [Presentation] 増殖様式が異なるHepG2細胞2系統間の遺伝子発現比較と肝機能改善剤スクリーニングシステムの構築 (2023)
  • Author(s): 宇留島隼人、松原勤、湯浅秀人、大黒敦子、Gu Qiongya、Hung Vu Thai、Nguyen Duc Vien、安藤美玖、中居暉、池田一雄
  • Organizer: 第37回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] 肝細胞脂質代謝におけるプリオンの機能解析 (2023)
  • Author(s): 辜 瓊雅、宇留島 隼人、松原 勤、湯浅 秀人、大黒 敦子、Hung Vu Thai、Nguyen Duc Vien、安藤 美玖、中居 暉、池田 一雄
  • Organizer: 第37回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] 老化肝星細胞におけるERKリン酸化亢進とSMAD4発現抑制の分子機序解明 (2023)
  • Author(s): 中居 暉、松原 勤、宇留島 隼人、湯浅 秀人、池田 一雄
  • Organizer: 第37回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] 活性型肝星細胞の生体内における三次元的構造解析 (2023)
  • Author(s): 湯浅 秀人、宇留島 隼人、大黒 敦子、松原 勤、池田 一雄
  • Organizer: 第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 肝線維化におけるLawsone結合タンパク質の同定ならびに機能解析 (2023)
  • Author(s): 大黒 敦子、松原 勤、松原 三佐子、湯浅 秀人、宇留島 隼人、河田 則文、池田 一雄
  • Organizer: 第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] CHOP-Mediated FOS Expression Can Be Involved In Protection Against Acetaminophen-Induced Liver Injury (2023)
  • Author(s): Nguyen Duc Vien、松原 勤、安藤 美玖、大黒 敦子、中居 暉、湯浅 秀人、宇留島 隼人、池田 一雄
  • Organizer: 第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] LawsoneはYAPシグナルを減弱することで肝線維化を抑制する (2023)
  • Author(s): 松原 勤、大黒 敦子、松原 三佐子、湯浅 秀人、宇留島 隼人、河田 則文、池田 一雄
  • Organizer: 第144回日本薬学会年会
• [Presentation] AHCC inhibited hepatic stellate cells activation and suppressed liver fibrosis progression via induction of cytoglobin (2022)
  • Author(s): Hayato Urushima, Hideto Yuasa, Tsutomu Matsubara, and Kazuo Ikeda
  • Organizer: International Congress on Nutrition and Integrative Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Oligonol, a standardized oligomerized-polyonenol from Litchi chinensis fruit extract, incrases E-cadherin expression in hepatocyte (2022)
  • Author(s): Hideto Yuasa, Hayato Urushima, Tsutomu Matsubara, Kazuo Ikeda
  • Organizer: International Congress on Nutrition and Integrative Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 肝細胞膜による肝星細胞活性化抑制作用 (2022)
  • Author(s): 井上喜来々、松原三佐子、松原勤、宇留島隼人、湯浅秀人、大黒敦子、池田一雄、吉里勝利、鈴木孝幸、河田則文
  • Organizer: 肝類洞壁細胞研究会
• [Presentation] 電子顕微鏡を用いた肝類洞壁構成細胞の三次元的構造解析 (2022)
  • Author(s): 湯浅秀人、太田啓介、大黒敦子、宇留島隼人、松原勤、池田一雄
  • Organizer: 肝類洞壁細胞研究会
• [Presentation] Lawsoneが示す抗線維化作用機序の解明 (2022)
  • Author(s): 大黒敦子、松原勤、松原三佐子、湯浅秀人、宇留島隼人、河田則文、池田一雄
  • Organizer: 日本解剖学会
• [Presentation] Age-related changes in hepatic mesenchymal cells (2022)
  • Author(s): Nguyen Duc Vien, 松原勤、大黒敦子、安藤美玖、門野千穂、中居暉、湯浅秀人、宇留島隼人、池田一雄
  • Organizer: 日本解剖学会
• [Presentation] Gene expression analysis related to pathological changes in non-alcoholic steatohepatitis (2022)
  • Author(s): Vu Thai Hung, 松原勤、大黒敦子、安藤美玖、門野千穂、樋口萌、湯浅秀人、宇留島隼人、池田一雄
  • Organizer: 日本解剖学会
• [Presentation] 上皮－間葉転換に着目した新規肝星細胞脱活性化候補化合物の探索 (2021)
  • Author(s): 宇留島隼人 松原勤 湯浅秀人 和氣健二郎 池田一雄
  • Organizer: 第35回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] 肝星細胞と肝実質細胞との相関関係 (2021)
  • Author(s): 和氣健二郎、宇留島隼人、湯浅秀人、松原勤、池田一雄
  • Organizer: 第35回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] Cytoglobin欠損マウスの肝星細胞に由来する一酸化窒素は肝細胞のミトコンドリア機能障害を引き起こす (2021)
  • Author(s): 翁良徳、松原三佐子、宇留島隼人、松原勤、池田一雄、吉里勝利、河田則文
  • Organizer: 第35回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] 肝星細胞の微小突起形成機構について (2021)
  • Author(s): 湯浅秀人、宇留島隼人、松原勤、池田一雄
  • Organizer: 第35回肝類洞壁細胞研究会学術集会
• [Presentation] アセトアミノフェン誘発急性肝炎におけるC/EBP homologous proteinの役割 (2021)
  • Author(s): 樋口萌、松原勤、湯浅秀人、宇留島隼人、池田一雄
  • Organizer: 第１２７回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 肝星細胞の活性化時における上皮ー間葉転換と機能変化との相関 (2021)
  • Author(s): 宇留島隼人 和氣健二郎 湯浅秀人 松原勤 池田一雄
  • Organizer: 第１２７回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 肝星細胞の微小突起形成におけるCdc42の役割について (2021)
  • Author(s): 湯浅秀人、宇留島隼人、松原勤、池田一雄
  • Organizer: 第１２７回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Book] Sinusoidal Cells in Liver Diseases: Role in their Pathophysiology, Diagnosis, and Treatment (2024)
  • Author(s): Jordi Gracia-Sancho BSc PhD (編集)
  • Total Pages: 562
  • Publisher: Academic Press
  • ISBN: 9780323952620
• [Remarks] 大阪公立大学大学院医学研究科機能細胞形態学ホームページ
  • URL: https://www.omu.ac.jp/med/1kaibou/