新規フェロトーシス抑制因子FSP1制御による薬剤耐性口腔癌の克服

• Project/Area Number: 23K16174
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
• Research Institution: Osaka Dental University
• Principal Investigator: 石川 敬彬 大阪歯科大学, 歯学部, 助教 (00825292)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 口腔癌 / フェロトーシス / FSP1 / GPX4

Outline of Research at the Start

フェロトーシスは新たに発見された細胞死である。フェロトーシスはアポトーシス耐性（薬剤耐性）獲得癌細胞にも誘導されやすいことが分かっており、フェロトーシス誘導剤は薬剤耐性を獲得した難治性癌への新たな化学療法薬として注目されている。近年になり、フェロトーシス耐性への新規分子機構としてferroptosis suppressor protein 1（FSP1）が同定された。そこで、本研究ではFSP1によるフェロトーシス抑制機構の阻害を利用した口腔癌の制御法の確立を目指して、FSP1の阻害によるフェロトーシス誘導効率やその腫瘍増殖抑制効果を検討する。

Outline of Annual Research Achievements

Ferroptosis suppressor protein1（FSP1）は新たに発見されたフェロトーシスへの耐性因子であり、FSP1の阻害による口腔癌細胞でのフェロトーシス誘導効果はいまだ不明である。本研究では、FSP1阻害によって口腔癌細胞へのフェロトーシス誘導効果を検証し、既存のフェロトーシス誘導剤（GPX4阻害剤等）との併用などにより化学療法としてのフェロトーシス誘導治療の有用性を実証することを目指した。
フェロトーシスへの耐性の中心的な因子はGPX4であると考えられている。これまでに、GPX4を阻害することでフェロトーシス誘導が生じることが分かっている。GPX4が阻害された状態において、フェロトーシスへの耐性機構はFSP1が代償的に担うと考えられてきた。そこで、口腔癌細胞へGPX4阻害を行うことでフェロトーシスが生じることをまず確認した。そして、GPX4阻害にてフェロトーシス誘導状態となった口腔癌細胞においてFSP1タンパクの発現上昇が起こることが認められた。口腔癌細胞においてもGPX4阻害下ではFSP1が代償的にフェロトーシス耐性機構を担うことが分かった。
続けて、GPX4阻害環境でのFSP1動態解析を行うために、GPX4遺伝子ノックアウトの口腔癌細胞を樹立を開始した。GPX4遺伝子のノックアウトをCRISPR-Cas9を利用した遺伝子編集にて行い、限界希釈サブクローニングにてGPX4ノックアウト口腔癌細胞を樹立した。樹立したGPX4遺伝子ノックアウト口腔癌細胞はWild typeの細胞と比較して、FSP1タンパクの発現が上昇していることが認められた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

口腔癌細胞SASおよびHSC-2に対してフェロトーシス阻害剤によってフェロトーシス誘導が起こることと、GPX4発現低下と相対的にFSP1発現が上昇することを認めた。本結果より、口腔癌細胞においてもGPX4阻害下ではFSP1が代償的にフェロトーシス耐性を担うことが考えられた。そこで、SAS・HSC-2に対してCRISPR-Cas9を利用した遺伝子編集にてGPX4遺伝子をノックアウトさせたところ、FSP1発現が上昇することを認めた。以上のことから、概ね当初の予定通りに口腔癌細胞でのGPX4阻害環境下でのFSP1発現上昇の確認と、GPX4遺伝子ノックアウト口腔癌細胞の樹立を行うことができている。

Strategy for Future Research Activity

当初計画に基づいて、樹立したGPX4遺伝子ノックアウト口腔癌細胞（FSP1恒常発現上昇口腔癌細胞）に対してFSP1阻害剤の投与にてFSP1阻害を行う。FSP1阻害によってGPX4遺伝子ノックアウト口腔癌細胞の細胞生存率の変動や酸化ストレス関連遺伝子・タンパク質の変動解析を行うことでFSP1阻害でのフェロトーシス誘導効果をin vitroにて行う。in vitroでのFSP1阻害によるフェロトーシス誘導法を確立した後に、動物実験（in vivo）でのFSP1阻害効果判定実験へと移行する予定である。