糖感知が細胞競合に果たす役割の解明

• Project Area: Understanding multicellular autonomy by competitive cell-cell communications
• Project/Area Number: 22H05638
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: 佐野 浩子 久留米大学, 付置研究所, 講師 (90506908)
• Project Period (FY): 2022-06-16 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000); Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 栄養感知 / グルコース / 細胞競合 / ショウジョウバエ / マウス

Outline of Research at the Start

細胞競合は細胞集団を均質化することにより組織の構造や機能を最適化する多細胞生命の自律性維持機構である。細胞競合を制御する遺伝的プログラムの理解が進んだ一方、環境要因の影響についての知見は乏しい。とりわけ栄養状態は個体の置かれた状況や疾患により変動するため、栄養状態が細胞競合に及ぼす影響を理解することは生命の自律性および疾患発症メカニズムの解明に重要である。本研究ではショウジョウバエおよびマウスモデルを用いて、細胞競合における栄養感知の役割を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

細胞競合は細胞集団を均質化することにより組織の構造や機能を最適化する体細胞生命の自律性維持機構であるが、細胞競合に対する環境要因の影響については未解明の部分が多く残されている。特に、栄養状態が細胞競合に及ぼす影響を理解することは、生命の自律性およびその破綻による疾患メカニズムの解明に重要である。そこで本研究では、細胞競合の破綻に起因する疾患の代表例であるがんの進行において、研究代表者が見出した新規グルコース感知システムであるポリオール経路の役割を検証した。
本年度は、高血糖条件での初期がんと後期がんの進行におけるポリオール経路の関与を遺伝学的手法を用いて検証した。具体的には、がん細胞クローンをショウジョウバエの複眼原基に形成し、ポリオール経路の阻害がクローン面積に影響を及ぼすか否かを解析した。後期がん細胞のモデルとしてはRas, csk二重変異細胞を用いた。先行研究においてRas, csk二重変異細胞クローンの成長は高血糖条件で亢進することが示されていたが、この過程にポリオール経路は関与しないことが明らかになった。初期がん細胞のモデルとしてはscribble (scrib) 変異細胞を用いた。scrib変異細胞クローンの成長はグルコース濃度と逆相関を示し、クローンのグルコース応答性はポリオール経路に依存していた。ポリオール経路がグルコース依存的にscrib変異細胞クローンの成長を制御する仕組みは未解明であり、さらなる解析が必要である。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Circulating fructose regulates a germline stem cell increase via gustatory receptor-mediated gut hormone secretion in mated Drosophila. (2023)
  • Author(s): Hoshino, R., Sano, H., Yoshinari, Y., Nishimura, T., and *Niwa, R.
  • Journal Title: Science Advances Volume: 9 Issue: 8
  • DOI: 10.1126/sciadv.add5551
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nutrient responding peptide hormone CCHamide-2 consolidates appetitive memory (2022)
  • Author(s): Yamagata Nobuhiro、Imanishi Yasuhito、Wu Hongyang、Kondo Shu、Sano Hiroko、Tanimoto Hiromu
  • Journal Title: Frontiers in Behavioral Neuroscience Volume: 16 Pages: 986064-986064
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2022.986064
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] The polyol pathway functions as an intracellular and systemic glucose sensor impacting metabolism and development. (2023)
  • Author(s): Hiroko Sano, Akira Nakamura, Mariko Yamane, Hitoshi Niwa, Takashi Nishimura, Kimi Araki, Kazumasa Takemoto, Kei-ichiro Ishiguro, Hiroki Aoki, Yuzuru Kato, Ryo Hoshino, Yuto Yoshinari, Ryusuke Niwa, and Masayasu Kojima
  • Organizer: 日本発生生物学会第56回大会
• [Presentation] ポリオール経路によるグルコース感知の代謝・発生への影響 (2023)
  • Author(s): 佐野浩子, 中村輝, 山根万里子, 丹羽仁史, 西村隆史, 荒木喜美, 竹本一政, 石黒啓一郎, 青木浩樹, 加藤譲, 星野涼, 吉成祐人, 丹羽隆介
  • Organizer: 第96回日本生化学会大会
• [Presentation] グルコース感知による多細胞生命システムの自律性生成機構 (2023)
  • Author(s): 佐野浩子, 中村輝, 山根万里子, 丹羽仁史, 西村隆史, 荒木喜美, 竹本一政, 石黒啓一郎, 青木浩樹, 加藤譲, 星野涼, 吉成祐人, 丹羽隆介
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Glucose sensing by the polyol pathway and its significance in developmental biology (2023)
  • Author(s): Hiroko Sano
  • Organizer: 90th IRCMS Seminar-Symposium on New Horizons in Developmental Biology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Evolutionarily conserved functions of the polyol pathway in glucose sensing (2022)
  • Author(s): Hiroko Sano*, Akira Nakamura, Mariko Yamane, Hitoshi Niwa, Takashi Nishimura, Kimi Araki, Kazumasa Takemoto, Kei-ichiro Ishiguro, Hiroki Aoki, Yuzuru Kato, and Masayasu Kojima
  • Organizer: 第55回日本発生生物学会年会