New mechanism of survival of cancer cells by the intracellular sodium pump-containing vesicles
| Project/Area Number |
23K24063
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| Project/Area Number (Other) |
22H02801 (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 48020:Physiology-related
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
酒井 秀紀 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 教授 (60242509)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥村 知之 富山大学, 学術研究部教育研究推進系, 特命教授 (10533523)
藤井 拓人 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 講師 (50567980)
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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 |
¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | ナトリウムポンプ / がん細胞 / アノイキス回避 / 血中循環腫瘍細胞 / 小胞 / アノイキス耐性 |
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| Outline of Research at the Start |
ナトリウムポンプα3アイソフォーム（α3NaK）は、がん細胞内の小胞に異常高発現している。我々は最近、がん細胞の足場からの剥離により、α3NaKが、原形質膜にダイナミックに移動することを見出した。本研究では、α3NaKがアノイキス回避の司令塔として機能するという仮説を立て、ヒト由来の各種がん細胞株、患者やマウスから摘出・単離したがん組織と細胞における研究を遂行し、α3NaKの局在変化がアノイキス回避を誘導するメカニズムの全容解明を目指す。このメカニズムを破綻させる化合物も探索する。本研究により、アノイキス回避の新規概念が構築されると共に、がん転移を阻止する新たな治療法の開発基盤が創出される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
通常、細胞は足場を失うと、アポトーシス性細胞死の「アノイキス」が引き起こされるが、がん細胞は原発組織から剥がれても、他の組織に生着し増殖する「細胞死回避機構」を有している。我々は最近、P型ATPaseのナトリウムポンプα3アイソフォーム（α3NaK）が、がん細胞内の小胞に高発現しており、がん細胞の足場からの剥離により、α3NaKが、原形質膜に移動することを見出した。本研究では、α3NaKがアノイキス回避の司令塔として機能するという仮説を立て、がん細胞における局在変化がアノイキス回避を誘導するメカニズムの解明やこのメカニズムを破綻させる化合物を探索することを目的としている。
本年度はまず、ヒト膵臓がん由来のMia Paca2細胞において、接着状態から剥離状態にすることで、原形質膜のα3NaK発現が顕著になることを確認した。剥離したMia Paca2細胞に、植物由来強心配糖体のジゴキシンを適用すると、カスパーゼ活性が上昇しアポトーシスが誘導されることを見出した。有意な効果は20 nMの低濃度から観察された。一方、接着細胞に対して、ジゴキシンはアポトーシスを引き起こさなかった。次にMia Paca2細胞またはヒト胃がん由来MKN-45細胞をマウスに皮下投与した後（4-6週間後）に採血を行い、EpCAMの発現を指標として血中循環腫瘍細胞（CTC）を同定する方法を確立した。興味深いことに、免疫細胞染色実験から、CTCの原形質膜にα3NaKが発現していることを見出した。
細胞レベルで、α3NaK発現小胞のイオン動態測定の方法を確立するため、P型ATPaseのATP13A2をリソソームに発現させた細胞におけるK+輸送の検討を行った。アイソトープ（86RbCl）を取り込ませた細胞をサポニンで5分間処理し、原形質膜のみを透過性にすると、ATP13A2による86Rb+輸送を定量的に測定できた。
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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
本年度の４つの研究項目のうち、１）α3NaK発現小胞の実体と機能の解明については、細胞レベルで、サポニンとアイソトープを用いて細胞内小胞のイオン動態測定の方法を確立した。２）α3NaK以降のアノイキス回避シグナル系の解明については、現在種々のシグナル経路の関与について検討している。３）アノイキス回避シグナルを遮断する化合物の探索については、これまでにジゴキシンがアノイキス回避を解除し、剥離がん細胞のアポトーシスを引き起こすことを見出した。４）腹水中の浮遊がん細胞、CTCおよび原発がん組織におけるα3NaKの発現と機能の解明については、マウスにヒトがん細胞を皮下注射した後で、血液を採取しCTCを同定する方法を確立するとともに、CTCの原形質膜にα3NaKが発現していることを見出した。以上の成果を総合的に勘案し、「おおむね順調に推移している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、α3NaK発現小胞におけるナトリウムおよびカリウムイオンの輸送機能を検討するとともに、がん細胞の剥離により時間依存的に発現が変化する遺伝子およびタンパク質を網羅的に解析する。また、ヒキガエル由来の各種強心配糖体を、剥離がん細胞に作用させ、アノイキス回避シグナルに対する抑制効果を検討する。さらに、本年度に確立したCTC同定技術をさらに改良し、マウスの血液中に存在するCTCを迅速かつ正確に定量する方法を構築し、各種強心配糖体の投与がCTCに及ぼす効果を検討する。マウス胃にMKN-45細胞を移植することで肝転移を伴うCTCバイオアッセイモデルの作製も行い、各種強心配糖体の投与が、α3NaKの発現や局在、がんの転移や細胞増殖に及ぼす効果を同一マウスにおいて検討する。主として以上の実験を遂行することで、本研究課題を推進する。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Parkinson's disease-associated ATP13A2/PARK9 functions as a lysosomal H+,K+-ATPase.2023
Author(s)
Takuto Fujii, Shushi Nagamori, Pattama Wiriyasermkul, Shizhou Zheng, Asaka Yago, Takahiro Shimizu, Yoshiaki Tabuchi, Tomoyuki Okumura, Tsutomu Fujii, Hiroshi Takeshima, Hideki Sakai
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Journal Title
Nature communications
Volume: 14
Issue: 1
Pages: 2174-2174
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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