Molecular mechanisms in glioblastoma plasticity

Research Project

Project/Area Number	24K10401
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
Research Institution	Toyama Prefectural University
Principal Investigator	杉森道也富山県立大学, 看護学部, 准教授 (20464026)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	甲斐田大輔富山大学, 学術研究部医学系, 准教授 (60415122) 吉田知之富山大学, 学術研究部医学系, 准教授 (90372367) 高雄啓三富山大学, 学術研究部医学系, 教授 (80420397)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords	グリオブラストーマ / 幹細胞 / 可塑性 / スプライシング / スプライシング阻害薬 / SF3B1 / Pla-B / リン酸化プロテオーム / ゲノム編集
Outline of Research at the Start	グリオブラストーマ（GBM）は、再発起源となる細胞（GBM幹細胞）を有する。本研究において、GBM幹細胞の動的可塑性を支える分子基盤を明らかにする。まずスプライシング阻害薬により動的可塑性を抑えたGBM幹細胞において、RNASeqとリン酸化プロテオーム解析を用いて、分子シグナルの偏りを抽出する。続いて全遺伝子を対象としたゲノム編集による非バイアスノックアウトスクリーニングを用いて、動的可塑性を高めたGBM幹細胞クローンを抽出することで、動的可塑性を調節する分子を網羅的に同定する。これらによりGBM幹細胞の動的可塑性を標的にした創薬と新規治療法の開発に繋げる。
Outline of Annual Research Achievements	悪性脳腫瘍の再燃起源である幹細胞集団は、動的に状態を変化させる。本研究は、この幹細胞の動的可塑性の分子メカニズムを探索している。我々は、悪性腫瘍の分子基盤として注目を集めているRNAスプライシングに着目した。新たな抗がん薬として注目を集めているスプライシング阻害薬、特にスプライシングにおける中心的分子Splicing factor 3B subunit 1 (SF3B1)の阻害薬: Pladienoride B (Pla-B)の薬理効果を検討した。PlaBは、悪性脳腫瘍幹細胞を効率的に除去し、増殖を強く抑制した。Pla-B曝露後生存した細胞は、次世代においても、顕著に増殖を抑制した。すなわち、Pla-Bは、幹細胞集団の動的な再現を抑制し得た。また、Pla-Bを前投与された幹細胞集団は、可塑的に、Pla-B抵抗性を獲得した。さらに、Pla-B前投与幹細胞は、SF3B1上流のスプライシング阻害に対しても抵抗性を示した。すなわち、スプライシング阻害薬の抗がん効果発現にはSF3B1阻害が必要であり、SF3B1は薬効発現の合流点であることを示した。 SF3B1はリン酸化を受けることで活性化することから、SF3B1上流分子を阻害した幹細胞集団において、リン酸化プロテオームを行った。これにより、SF3B1のリン酸化ペプチドを複数検出した。また、SF3B1をバイパスするスプライシング機構を示唆するリン酸化ペプチドを検出した。これらは、スプライシング阻害薬投与後の可塑的な抵抗メカニズムの解明に向けた端緒になり得ると考えられた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 他大学へ異動となり、研究環境の整備・調整に時間を要した。家族介護などにも継続的に時間とエネルギーを要した。
Strategy for Future Research Activity	グリオブラストーマの幹細胞動的可塑性を司る分子メカニズムを引き続き探索する。前述の通り、SF3B1は悪性脳腫瘍幹細胞の動的な集団再現に必要であると考えられる。また、SF3B1はスプライシング阻害薬の抗がん効果発現に必須であると考えられることから、SF3B1の機能解析をさらに進める必要がある。新たに同定した、複数のSF3B1のリン酸化部位をゲノム編集することを通して、SF3B1リン酸化の機能解析を進める。さらにリン酸化プロテオームの解析を進め、新たな可塑的抵抗性に関わるメカニズムを同定したいと考えている。また、SF3B1に限らず網羅的にゲノム編集を行った悪性脳腫瘍幹細胞を用いて、動的な集団再現に重要な分子を同定する予定である。さらに、幹細胞の分子表現としてカルシウムシグナルが注目されてきている。カルシウムイメージングを用いてカルシウム動態を捉える予定である。これにより、新たな動的可塑性の分子表現として、詳細なカルシウム動態を明らかにする予定である。