The critical role of ATR activation in the process of therapy-induced senescence
| Project/Area Number |
23K24030
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| Project/Area Number (Other) |
22H02767 (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 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
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| Research Institution | Fukuoka Dental College |
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Principal Investigator |
北尾 洋之 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 教授 (30368617)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯森 真人 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 准教授 (20546460)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 治療誘導性細胞老化 / ATR / ssDNA / 1本鎖DNA / 複製ストレス / 一本鎖DNA |
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| Outline of Research at the Start |
がん化学療法においてがん細胞が細胞死を伴わず不可逆的に増殖停止する「治療誘導性細胞老化（TIS）」という現象がある。このがん細胞がその後、悪性度を増した状態で再増殖するとされ、TISはがん根治を妨げる要因と考えられている。申請者は、抗がん剤によるがん細胞のTISへの運命決定において、ATRがカギを握る重要な分子であることを見出し、ATRを標的とすることでがん細胞をTISから細胞死へと効率よく運命転換できることを示唆する結果を得た。本研究計画では、TISへの運命決定機構の分子メカニズム解明と「老化から細胞死への運命転換による新たながん治療戦略」のための理論基盤を構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん化学療法において細胞死を伴わずその増殖を不可逆的に停止する「治療誘導性細胞老化（Therapy-induced senescence, TIS）」に陥ったがん細胞が、その後悪性度を増した状態で再増殖する危険性があるとの報告があり、TISががん根治を妨げる１つの要因と考えられるようになった。申請者は、DNA複製過程に作用する抗がん剤によるがん細胞のTISへの運命決定において、ATRがカギを握る重要な分子であることを見出し、ATRを標的とすることでがん細胞をTISから細胞死へと効率よく運命転換できることを示唆する結果を得た。本研究計画の目的は、ヒトがん細胞株に効率よくTISを誘導する抗がん剤を用い、TISへの運命決定機構についての詳細な分子メカニズム解明を通じて、「老化から細胞死への運命転換による新たながん治療戦略」のための理論基盤を構築することである。
申請者は、p53が正常に機能するヒトがん細胞株HCT116を用い、薬剤によりTIS誘導効率に差があること、さらにTIS誘導効率の高い薬剤では核内に1本鎖DNA（RPA32タンパクによる核内フォーカス）が形成されることを示した。またTIS誘導効率の高い薬剤として、トリフルリジン（FTD）を用い、1本鎖DNAの性質を検証したところ、形成される1本鎖DNAは新生鎖由来のものが含まれること、また1本鎖DNA領域にDNA２重鎖切断が発生し、相同組換え修復関連のタンパク質が集積することを示唆する結果を得た。令和5年度は持続的なATR活性化の証拠を集め、ATRを抑制した時の細胞死誘導メカニズムについて検証を行った。その結果、TIS誘導を引き起こすがん細胞では、残存した１本鎖DNAを起点にS期だけでなくG2期にも持続的なATR活性化を引き起こしていることが示され、ATRを抑制すると分裂期に進行し、細胞死が誘導されていることが明らかになった。
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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
申請者は、p53が正常に機能するヒトがん細胞株HCT116を用いDNA複製過程に作用する抗がん剤によるTIS誘導について評価をおこなった。HCT116-Fucci細胞を用い、分裂期回避（細胞老化誘導時に起こるG2期からM期を経ずにG1期に移行する現象）の頻度を解析した結果、薬剤によりTIS誘導効率に差があること、その中でもトリフルリジン（FTD）で高効率にTISが誘導されることを明らかにした。FTDを含むTIS誘導効率の高い薬剤では核内に1本鎖DNA（RPA32タンパクによる核内フォーカス）が形成されていた。さらにFTDに曝露されたHCT116細胞を用い、抗BrdU抗体を用いた1本鎖DNA上のFTD検出を試みたところ、形成される1本鎖DNAに新生鎖由来のものが含まれ、またこのような1本鎖DNA領域にDNA２重鎖切断、相同組換え修復関連のタンパク質が集積していた。TIS誘導を引き起こす状況のがん細胞では、S期を終え、G2期に入っても持続的なATR活性化に伴いG2期からM期への進行が抑制されていること、ATRの活性を抑制すると即座に分裂期に移行するが、その後染色体分配が正常に行われず、その後細胞死に至ることが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度は、令和5年度までに見出した知見について、検証と定量的データ取得のために追加で実験をおこなう。今後の研究では、上記検証実験に加え、以下の実験をおこなう予定である。
１．トリフルリジン（FTD）でTISが誘導される要因について追究する。チミジンアナログとしてゲノムに取り込まれることとその後にDNA複製ストレス惹起、細胞周期進行に及ぼす影響、DNA損傷応答、TIS誘導との関係性について、詳細に解析を進める。
２．FTDがゲノムに取り込まれることの意義について、類似の構造を持つチミジンアナログと比較することにより、詳細に解析を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
