大腸発癌におけるマトリプターゼ発現の意義に関する研究

Research Project

Project/Area Number	22K07154
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 50010:Tumor biology-related
Research Institution	University of Miyazaki
Principal Investigator	川口真紀子宮崎大学, 医学部, 助教 (90405598)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	マトリプターゼ / 大腸癌 / ST14 / 潰瘍性大腸炎
Outline of Research at the Start	マトリプターゼはST14遺伝子によってコードされるII型膜貫通セリンプロテアーゼであり全身の上皮細胞や癌細胞で広く発現がみられる。ST14ノックアウト（KO）マウスは腸上皮のバリア機能が破綻し、炎症関連大腸癌を誘発することが報告されている。しかし、詳細な発癌メカニズムは不明である。本研究の目的は、マトリプターゼ KOによる発癌のメカニズムを明らかにし、ヒトの大腸発癌において、これまでとは全く異なった機序による新たな治療法の開発に繋がることが期待できる新たな知見を得ることである。
Outline of Annual Research Achievements	マトリプターゼはST14遺伝子によってコードされるII型膜貫通セリンプロテアーゼである。ST14遺伝子は大腸において癌を抑制する遺伝子として知られており、ST14ノックアウト（KO）マウスは腸上皮のバリア機能が破綻し、炎症関連大腸癌を誘発することが報告されている。この大腸発癌の詳細なメカニズムを解析するために、腸管特異的マトリプターゼKOマウスを作製した。誕生したKOマウスを用いて時系列で腸管発癌の発生と癌の進展度を肉眼的、組織学的に観察したところ、生後10週頃には半数以上のマウスに浸潤性の大腸がんがみられ、14週までにすべてのマウスが死亡した。次にタモキシフェン誘導性のマトリプターゼコンディショナルKOマウスを作製し大腸からのオルガノイド培養を樹立した。樹立したオルガノイドにタモキシフェンを添加し、マトリプターゼを欠失させ、RNAを抽出し、PCRアレイを行った。マトリプターゼ欠失により発現が変動する遺伝子を探索したところ、KOマウス由来のオルガノイドで細胞増殖に関連する遺伝子の発現が上昇していることを見出した。現在、この遺伝子発現の変動メカニズムについて解析をすすめており、KOマウスでいくつかシグナル伝達経路が活性化していることを見出すことができた。今後はこれらの変動がマウス生体内においても同様に生じているかの検証を行う予定である。さらに、オルガノイドおよび大腸組織を用いて遺伝子発現の解析に加えてタンパクレベルでの発現解析をすすめており、大腸発癌との関連を検討しているところである。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason タモキシフェン誘導性のマトリプターゼコンディショナルKOマウスから樹立した大腸オルガノイドを用いて、遺伝子の発現変動解析し、発癌に関連すると考える遺伝子の発現変化を複数見出すことができている。さらに、これらの遺伝子発現の変動のメカニズムを解析し、KOマウスで活性化しているいくつかのシグナル伝達経路を同定することができた。
Strategy for Future Research Activity	腸管特異的マトリプターゼKOマウスを用いて各週齢での腸管の組織学的解析を継続して行う。大腸オルガノイドにおける遺伝子発現変動の解析において着目した遺伝子について、発現変動のメカニズムを解析し、オルガノイドおよびマウス組織を用いて検証する。KOマウスでいくつかのシグナル伝達経路が活性化していることを見出しており、これらの阻害剤を用いて発癌に関連する遺伝子発現や細胞増殖に変化がみられるか検討する。またオルガノイドからタンパク質を抽出し、タンパクレベルでの発現解析も開始する。