| Project/Area Number |
23K24093
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| Project/Area Number (Other) |
22H02831 (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 49010:Pathological biochemistry-related
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
森下 和広 宮崎大学, 医学部, 客員教授 (80260321)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市川 朝永 埼玉医科大学, 医学部, 講師 (80586230)
中畑 新吾 鹿児島大学, 医歯学域ヒトレトロウイルス学系, 教授 (80437938)
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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: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
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| Keywords | 代謝 / ピルビン酸キナーゼ(PKM) / がん代謝異常 / Walburg効果 / NDRG2 / がん代謝 / ピルビン酸キナーゼ(PK) / Walbrug効果 / ATL / 代謝異常 / PKM1/M2 / AMPK |
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| Outline of Research at the Start |
NDRG2はがん抑制遺伝子として、成人T細胞白血病並びに多くの固形がんにおいてその発現抑制からがん白血病の発症に深く関わっている。がんの代謝異常としてのWalburg効果として、 ピルビン酸キナーゼの活性が深く関わっておりそのサブタイプ(M1/M2）の発現の相違ががんではM2とされてきたが、ATLや肺がんの一部ではM1で主として発現しており、NDRG2が欠損した癌のタイプでは、他のがんとは異なるWalburg効果の解明が期待される。NDRG2欠損に伴うPKM1リン酸化異常とPKM1高発現によるリン酸化PKM1の作用が及ぼすATLの発症機構を明らかにしたい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
DRG2はがん抑制遺伝子として、成人T細胞白血病並びに多くの固形がんにおいてその発現抑制からがん白血病の発症に深く関わっている。がん の代謝異常としてのWalburg効果として、 ピルビン酸キナーゼ(PK)の活性が深く関わっておりそのサブタイプ(M1/M2)の発現の相違ががんではM2 とされてきた。しかしながらATLや肺がんの一部ではPKM1が主として発現していることを我々、並びに宮城県立がんセンターにおいて発見した。そこでNDRG2が欠損した癌のタイプでは、他のがん（PKM２優位発言）とは異なるWalburg効果の分子機構が存在することが示唆される。我々はATLをモデルにして、このPKM1発現優位によるWalburg効果への分子機構を解明することを研究の目標とする。研究内容としてはNDRG2欠損マウスを用い、それから樹立された胎児線維芽細胞(MEF)樹立し、さらには共同研究先よりPKM1 Tg、 PKM2 Tgマウスより樹立されたMEF細胞において、NDRG2遺伝子をknockdownした細胞株を樹立する。これらの細胞におけるPKM1リン酸化異常やPKM1高発現によるリン酸化PKM1の発現レベルと機能を調べ、またFX analyzer及び、metablome解析を加え、其の代謝異常とNDRG2発現 PKM発現との関連性を検討する。これまで言われてきたPKM2優位の発現が、がんのWalburg効果への影響が出現するという考えが一般的な説であったが、我々のATLにおけるPKM1の高発現ならびに、NDRG2欠損による高リン酸化による代謝異常が、新しいWalburg効果の分子機構の解明につながることが期待される。
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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
これまでに、NDRG2欠損マウスを用いて胎児線維芽細胞(MEF)を採取し、NDRG2+/+ NDRG2+/- NDRG2-/-の三系統の細胞株を樹立した。さらに、共同研究先である、宮城県立がんセンターより、Pyruvate kinase(PK) M1及びM2のTgマウスより樹立されたMEF細胞を入手し、NDRG2 shRNAを導入し PKM1 Tg/NDRG2low細胞株の樹立を進めた。一年目は共同研究先である鹿児島大学ウイルス研究所での実施者（エジプトからの研究者）が、コロナ等の問題で2022年度の入国が遅れ、2022年度内での樹立が遅れてしまい、2023年度にずれ込んでしまった。しかしながら、その後順調に細胞株が樹立され、これらの細胞株を使って、代謝産物の検討、metablome解析が終了し、またFX analyzerを用いた解析も2023年度までに終了した。2024年度はこれらの結果を詳しく解析し、解析データーを元にさらなる解析を加えていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に樹立されたPKM1及びPKM2 NDRG2KD MEF細胞株を使って、metablome解析が終了し、またFX analyzerを用いた解析も2023年度までに終了した。これまでのFX analyzerの結果では、PK M1高発現株はNdrg2をKDするとミトコンドリアでの最大呼吸活性が上昇し、OCRへの代謝シフトを誘導した。さらにPKM２高発現株ではNdrg2をKDするミトコンドリアでの基礎呼吸能、最大呼吸活性が上昇する結果となった。NDRG２の抑制によりミトコンドリアでのエネルギー産生が亢進しており、この亢進機構について、metablome解析の結果を踏まえ、NDRG２の有するがん細胞での機能についてさらなる解析を加えていく予定である。また患者検体を用いたメタボロームの解析も並行して行っており、其の結果も含めてNDRG２が有する代謝への機能的関与を検討する予定である。
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