Mechanisms of attenuated chromosome oscillation as a cause of chromosomal instability in cancer cells
| Project/Area Number |
23K23877
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| Project/Area Number (Other) |
22H02614 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44010:Cell biology-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田中 耕三 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (00304452)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 癌 / 細胞・組織 / 染色体 |
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| Outline of Research at the Start |
我々は、染色体異数性を示すがん細胞では、紡錘体上での染色体の往復運動（オシレーション）が減弱しており、これが染色体不安定性の一因であることを明らかにした（J Cell Biol 2021）。本研究では、この染色体オシレーションの減弱の原因を明らかにする。また染色体オシレーションの制御に重要なモーター分子Kif18Aは、紡錘体形成にもはたらき、異数性細胞の増殖に重要であることが報告されている。そこでKif18Aのこの2つの機能の関連について解析し、正常2倍体細胞と異数性がん細胞での作用の違いを解明する。本研究の成果は、がん細胞の染色体不安定性の成因の理解に寄与するものと考えられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. がん細胞における染色体オシレーション関連分子の発現・局在制御の解析
染色体オシレーションに関与する分子の局在を、種々の正常2倍体細胞・異数性がん細胞で、免疫染色によって検討した。その結果、微小管動態を制御するKif18Aや、分裂期キナーゼであるAurora Aなどの局在には大きな違いが見られない一方、紡錘体中央部において両極からの微小管がオーバーラップする領域に局在するPRC1の局在範囲が、がん細胞において縮小している傾向が見られた。PRC1は染色体オシレーションの振幅と関連する可能性が示唆されており、今回の結果からPRC1の局在範囲の縮小ががん細胞における染色体オシレーションの減弱と関連している可能性が示された。
2. Kif18Aの紡錘体形成と染色体オシレーション制御の機能の関連
正常2倍体細胞・異数性がん細胞で、Kif18Aの機能を阻害剤(BTB-1)によって種々の濃度やタイミングで抑制し、紡錘体形成・染色体オシレーションへの影響の違いを調べた。ライブセルイメージングの結果、高濃度のBTB-1で処理した場合、染色体分配異常の増加、分裂期の時間の延長が認められた。免疫染色では、紡錘体形成の異常や微小核の増加が認められた。一方低濃度のBTB-1で処理した場合は、染色体分配の異常や微小核の有意な増加は認められなかった。染色体オシレーションの増大は低濃度のBTB-1で処理した場合でも認められることから、紡錘体形成に必要とされるKif18Aの活性は、染色体オシレーションの制御に必要とされる活性よりも高いことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度の研究により、1. がん細胞における染色体オシレーション関連分子の発現・局在制御の解析、2. Kif18Aの紡錘体形成と染色体オシレーション制御の機能の関連、の両方で進捗が見られた。1.については、紡錘体中央部において両極からの微小管がオーバーラップする領域に局在するPRC1の局在範囲が、がん細胞において縮小している傾向が見られたことから、PRC1の局在範囲の縮小ががん細胞における染色体オシレーションの減弱と関連している可能性が示された。2.については、高濃度のBTB-1でKif18Aの活性を阻害した場合に紡錘体形成の異常や微小核の増加が認められた一方、低濃度のBTB-1で処理した場合には染色体分配の異常や微小核の有意な増加は認められなかったことから、紡錘体形成に必要とされるKif18Aの活性は、染色体オシレーションの制御に必要とされる活性よりも高いことが示唆された。これらの結果は、がん細胞で染色体オシレーションが減弱している原因と、Kif18Aの紡錘体形成と染色体オシレーションの制御に関する機能の関連に迫るものであり、本研究課題における重要な進捗と考えられる。以上より、本研究課題は順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の成果を踏まえ、2023年度は以下のような研究を行う。
1. がん細胞特異的なKif18A阻害への感受性の原因の検討
正常2倍体細胞・異数性がん細胞で、Kif18Aの機能を阻害剤(BTB-1)やsiRNAによって抑制し、細胞増殖に与える影響を調べる。Kif18Aの機能の抑制により、異数性がん細胞の増殖が抑えられる一方正常2倍体細胞の増殖には影響が見られない条件で、染色体分配に関与する種々の分子の発現を抑制し、細胞増殖への影響を調べる。これにより正常細胞でKif18A機能の抑制への感受性を増加させる分子と、異数性がん細胞でKif18A機能の抑制への感受性を低下させる分子を同定する。Kif18Aと共にこれらの分子の発現を抑制した場合の、正常2倍体細胞・異数性がん細胞における紡錘体形成・染色体オシレーションへの影響の違いを調べ、両者においてKif18A機能抑制の影響が異なる原因を明らかにする。
2. 4倍体細胞でのKif18A阻害の影響の検討
HCT116細胞のKif18A遺伝子にCRISPR/Cas9法によりAID (auxin-inducible degron)タグを付加し、オーキシン依存性に短時間でKif18Aの発現を抑制可能な細胞株を樹立する。作成した細胞を4倍体化し、Kif18Aの発現抑制の影響を比較する。またこの細胞に種々のKif18A 変異体（欠失変異体およびモーター活性部位・リン酸化部位などの変異体）を発現させ、内在性のKif18Aを分裂期を通じて、あるいは分裂中期にのみ発現抑制し、紡錘体形成・染色体オシレーションそれぞれの機能に関与する部位を特定する。またKif18Aの過剰発現の影響についても調べる。
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Report
(1 results)
Research Products
(23 results)
