| Project/Area Number |
20K23042
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0907:Oral science and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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)
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| Keywords | 低酸素 / 糖代謝 / pHスタッドシステム / リアルタイムモニタリング / 口腔扁平上皮癌 / ROS / 口腔がん / メタボローム / がん細胞の代謝 / 口腔癌 |
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| Outline of Research at the Start |
がん組織の内部は、低酸素環境に陥りやすいが、その酸素濃度は一定ではなく、転移や播種の過程で変化する。そのため、がん細胞の真の代謝を解明するためには、酸素濃度という環境因子の変動が、代謝活性および代謝機構に及ぼす影響を調べることが重要である。そこで、口腔扁平上皮癌細胞由来株を用いて、酸素濃度変動条件下における糖代謝活性を、代謝活性リアルタイムモニタリングシステムと低酸素環境実験システムを組み合わせた新たなシステムを用いて評価したい。また、活性酸素種や代謝中間体についても、メタボロームを活用し解析することで、どのようにがん細胞の代謝動態へ影響を及ぼすのかを明らかにすることを目指したい。
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| Outline of Final Research Achievements |
Cancer cells cultured in hypoxia showed a higher metabolic activity in normoxic than hypoxic conditions (p<0.05). There were no significant differences between normoxic and hypoxic metabolic activity of normoxia-cultured cancer cells or hypoxia-cultured normal cells. The cancer cells cultured in hypoxia produced lactic acid in hypoxic conditions; however, they did not increase the lactic acid production in normoxic conditions, irrespective of their high metabolic activity. ROS production was higher in normoxic conditions in all cells, especially the hypoxically cultured HSC-3 cells.
Rapid increases in oxygen levels might enhance the glucose metabolism of hypoxically cultured cancer cells by mainly activating the TCA cycle and electron transport system. The activation of the TCA cycle and the electron transport system might increase the ATP and ROS supply in cancer cells through the oxidative phosphorylation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究において、細胞の代謝活性を低酸素環境においてリアルタイムにモニタリングすることで、がん周囲環境中の酸素濃度の変動が、がん細胞の代謝に影響を及ぼすこと、さらには単純な酸素濃度の違いだけはなく、高酸素から低酸素、低酸素から高酸素濃度条件といった濃度変動により、より多彩な代謝反応の変化が起きることが明らかとなった。本研究結果は、がん細胞の代謝は、複雑にその様相が変化していくがん周囲の微小環境を再現しながら探っていく必要性が高いこと、その際、単純に環境を変えるだけではなく、その変動という視点を加味することが必要であることを示唆し、これからの細胞代謝研究に新たな視点を与えるものとなった。
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