前立腺分泌機構の解明 ～より有効な前立腺癌スクリーニング法の開発を目指して～

• Project/Area Number: 22K06793
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48010:Anatomy-related
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 二宮 遼 大分大学, 医学部, 助教 (00794041)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 濱田 文彦 大分大学, 医学部, 教授 (70252707) ; 久保 修一 大分大学, 医学部, 助教 (60898097) ; 秦 聡孝 大分大学, 医学部, 教授 (60404381) ; 岩崎 和範 大分大学, 医学部, 医員 (70751808) ; 鈴木 駿太郎 大分大学, 医学部, 医員 (00937427)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: オルガノイド / 前立腺 / PSA / オルガノイド培養 / 分泌機構 / 形態学

Outline of Research at the Start

前立腺癌のスクリーニングに広く用いられる PSA (Prostate Specific Antigen) 検査には低い前立腺癌発見率や PSA が高値を示す症例に対する過剰診療などの問題が指摘されているが、前立腺における PSA の分泌制御機構はほとんど明らかになっていない。
本研究では、ヒトの前立腺組織および前立腺オルガノイドを用いて、前立腺上皮細胞の分泌を制御する分子を同定し、正常前立腺の分泌制御機構を解明する。本研究の成果は、前立腺の分泌機構の包括的理解とより有効な前立腺癌スクリーニング法の開発に貢献することが期待される。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に確立できたヒト前立腺組織からのオルガノイド（器官様構造体）の作製方法をもとに、本年度は ① ヒト生検組織からのオルガノイド作製方法の確立、② ヒト前立腺オルガノイドを用いたPSA分泌機構の解析、の2点を期間中の目標として実験を進めた。
① ヒト生検組織からのオルガノイド作製方法の確立については、昨年度は培養条件が確立できていなかったため微量検体からのオルガノイド作製が困難であった。今年度は、培養時のサプリメントの組成や分化条件等を改良したことで、ヒト生検サンプルからの前立腺作成に成功した。現在、さらに作製効率を上げるための条件および継代条件の検討を続けている。
② ヒト前立腺オルガノイドを用いたPSA分泌機構の解析については、作製した前立腺オルガノイドからRNAやタンパク質を抽出し解析を実施した。まず、RT-PCRを用いた遺伝子発現定量により、前立腺特異的な遺伝子の一つであるPAP（prostatic acid phosphatase）が発現していることを確認した。また、ウエスタンブロッティングによる解析では、分泌に関与するタンパク質の一種であるVAMP-2（vesicle associated membrane protein 2 ）の発現が認められた。以上の結果から、作製したオルガノイドが前立腺組織と同様に分泌能を有していることが明らかとなった。
現在、作製した前立腺オルガノイドがヒト生体内と同様に分泌能を有していることを形態学的に証明するため、透過型電子顕微鏡を用いた分泌小胞の観察を目指し研究を続けている。
これまで前立腺オルガノイド作製の報告はあるものの、PSAをはじめとする分泌機能に言及したものはほとんどない。本研究で正常前立腺オルガノイドの分泌機能の解析までできれば、その臨床的意義は大きいと考えている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は、昨年度に実現できなかったヒト生検試料からのオルガノイド作製に成功したため、これを用いた解析も計画通りに進めることができた。一方で、効率的な作製条件確立にはまだ到達できていないと考えており、さらなる検討が必要である。
昨年度同様、手術検体からのオルガノイド作製も実施しており、生検試料と併せて各種解析に十分量なオルガノイドが作製できる環境が整いつつある。

Strategy for Future Research Activity

まずは微量な生検試料からの効率的なオルガノイド作製条件を検討する。
さらに今後は、作製したオルガノイドを用いて、前立腺分泌顆粒のエキソサイトーシスを制御するRab ファミリー蛋白質とそのエフェクター分子の同定を目指す。
正常な前立腺オルガノイドを用いた各種解析が終了した後は、前立腺肥大症、前立腺癌組織からもオルガノイドを作製し、これを構成する細胞の分泌顆粒の動態、細胞接着装置、極性について形態学的解析を行い、正常前立腺オルガノイドと比較する。特に、正常前立腺オルガノイドを用いて同定済みの分泌マーカーやRab およびエフェクター分子の発現量、局在にも注目し、これらの疾患において血中PSA が高値を示すメカニズムを明らかにすることを最終的な目標とする。