2015 Fiscal Year Research-status Report
高齢者白血病細胞の脂肪酸代謝制御マーカーの探索と代謝・転写メカニズムの解明
| Project/Area Number |
15K08653
|
|---|
| Research Institution | Juntendo University |
|---|
Principal Investigator |
田部 陽子 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70306968)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三井田 孝 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80260545)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 脂肪酸代謝 / 急性骨髄性白血病 / 骨髄脂肪細胞 / 骨髄微小環境 / アポトーシス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高齢者骨髄（黄色髄 / 脂肪髄）内で生き残り、治療後再発を多く認める急性骨髄単球性白血病(AMoL)をモデルとして、AMoL細胞中の脂肪酸代謝が、遺伝子転写や生存シグナル活性化に果たす役割を解明することを目的とする。
当該年度の研究では、骨髄脂肪細胞がAMoL細胞に対して抗アポトーシス効果を発揮することを確認した上で、骨髄脂肪細胞との相互作用によってAMoL細胞内で生じる遺伝子転写（核内）と脂肪酸代謝（ミトコンドリア内）の変化について検討した。その結果、骨髄脂肪細胞と共培養したAMoL細胞において (1)細胞周期抑制を伴うアポトーシス抵抗性を認めること、(2) ROS産生が抑制されること、(3)ケトン体産生が亢進すること、(4) 脂肪酸をリガンドとする核内受容体PPARg遺伝子、PPARgの標的遺伝子であるCD36 (脂肪酸scavenger受容体)遺伝子、FABP4 (脂肪酸輸送蛋白)遺伝子、脂肪酸のミトコンドリア取り込みを制御するCPT-1遺伝子、抗アポトーシスBCL2遺伝子、等の発現が亢進することが明らかになった。
これらの知見は、脂肪細胞が増生した高齢者の骨髄中においてAMoL細胞の生存が脂肪酸代謝に強く依存していることを示唆するものである。次年度以降の研究により、高齢者の骨髄中に存在する白血病細胞のがん代謝制御マーカーを同定し、がん細胞特有の代謝を標的とした副作用の少ない効果的な治療アプローチを提案する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究には、AMoL細胞株（U937, THP1, MOLM13, MV4;11, OCI-AML3）およびインフォームドコンセントを得て採取した患者由来AMoL細胞と正常ヒト骨髄間質系幹細胞 (mesenchymal stem cell; MSC）およびMSCから分化誘導した骨髄脂肪細胞を用いた。AMoL細胞に対して血清非添加条件でアポトーシスを誘導し、これらがMSCや骨髄脂肪細胞との共培養で抑制されるか否かを調べた。同時に遺伝子転写、脂肪酸代謝、ミトコンドリアにおける活性酸素 (ROS) 産生に及ぼす影響についても検討を加えた。
その結果、骨髄脂肪細胞の存在下でAMoL細胞内への脂肪酸の取り込みとミトコンドリアでの脂肪酸β酸化（FAO）が亢進することを明らかにするとともに、AMoL細胞に取り込まれた脂肪酸そのものが、核内受容体PPARgの転写活性を亢進させ、脂肪酸の細胞内輸送やミトコンドリア内への取り込みに関与する遺伝子の転写を活性化することを示すことができた。これによって、まず、脂肪酸代謝と遺伝子転写との明確な関連性が明らかになった。また、CD36については、骨髄脂肪細胞の存在下のAMoL細胞で、遺伝子発現のみならず、細胞表面での受容体としての発現レベルにおいても有意に上昇することが確認できた。CD36は細胞表面マーカーとして検出可能であり、今後の検査指標としての可能性を示唆するものである。一方、脂肪酸代謝マーカーとして測定したカルニチンの分泌濃度は骨髄脂肪細胞との共培養前後で変化を認めず、検査指標としての有用性は否定的と考えられた。
以上より、本年度は、当初予定通りの達成度が得られた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、骨髄脂肪細胞との共培養下でのAMoL細胞に対する脂肪酸代謝阻害剤のアポトーシス効果を検証する。これによって、AMoL細胞が獲得した抗アポトーシス能が、脂肪酸β酸化（FAO）依存性であることを証明する。また、FAO阻害剤によって生じる細胞内シグナルの活性変化を検出する。
研究の推進方策としては、骨髄脂肪細胞によるアポトーシス抑制効果が強く認められたAMoL細胞株について、FAO阻害剤（Etomoxir）を用いて骨髄脂肪細胞によるアポトーシス抑制効果の消失を確認する。さらに、その際のAMoL細胞の脂肪酸代謝の変化 (FAO促進とROS抑制) を酸素消費量、乳酸産生量、ミトコンドリア膜電位変化の検出等により検出する。同時に、培養液上清中の脂肪酸、ケトン体量の変化（ELISA）を調べる。
また、CETOF-MSシステム (Agilent Technologies)を用いてAMoL細胞内の代謝変化を網羅的に測定する。さらに次の段階として、骨髄脂肪細胞との共培養およびFAO阻害剤使用後のAMoL細胞株の遺伝子転写プロファイルの変化をRNA-seqおよびcap analysis of gene expression (CAGE)解析により検出する（Hiseq 2000, illumina）。
最終的には、AMoL細胞の生存に関わる脂肪酸代謝 - 転写 - 細胞シグナルネットワークを抽出、標的マーカー候補を選択し、siRNAを用いたノックダウン試験により機能解析を行う。
|
| Causes of Carryover |
検討項目の実施順位を変更し、骨髄脂肪細胞との共培養によるAMoL細胞表面のCD36発現量の変化（フローサイトメトリー）、培養液上清中の脂肪酸、FABP4、カルニチン量の変化（ELISA）の検出を本年度に実施し、CETOF-MSシステムによる代謝変化の網羅的測定、RNA-seq解析による遺伝子転写プロファイルの変化の検出を次年度以降に実施することとしたことによって次年度使用額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
CETOF-MSシステムによる代謝変化の網羅的測定、RNA-seqおよびcap analysis of gene expression (CAGE)解析による遺伝子転写プロファイルの変化の検出、iTRAQプロテオーム解析を次年度以降、実施する。次年度使用額は、翌年度分として請求した助成金と合わせてこれらの実験に使用する。
|
-
-
[Journal Article] ATF4 induction through an atypical integrated stress response to ONC201 triggers p53-independent apoptosis in hematological malignancies.2016
Author(s)
Ishizawa J, Kojima K, Chachad D, Ruvolo P, Ruvolo V, Jacamo RO, Borthakur G, Mu H, Zeng Z, Tabe Y, Allen JE, Wang Z, Ma W, Lee HC, Orlowski R, Sarbassov dos D, Lorenzi PL, Huang X, Neelapu SS, McDonnell T, Miranda RN, Wang M, Kantarjian H, Konopleva M, Davis RE, Andreeff M.
-
Journal Title
Sci Signal.
Volume: 9
Pages: ra17
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Ribosomal Biogenesis and Translational Flux Inhibition by the Selective Inhibitor of Nuclear Export (SINE) XPO1 Antagonist KPT-185.2015
Author(s)
Tabe Y, Kojima K, Yamamoto S, Sekihara K, Matsushita H, Davis RE, Wang Z, Ma W, Ishizawa J, Kazuno S, Kauffman M, Shacham S, Fujimura T, Ueno T, Miida T, Andreeff M.
-
Journal Title
PLoS One
Volume: 10
Pages: e013720
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] The novel combination of dual mTOR inhibitor AZD2014 and pan-PIM inhibitor AZD1208 inhibits growth in acute myeloid leukemia via HSF pathway suppression.2015
Author(s)
Harada M, Benito J, Yamamoto S, Kaur S, Arslan D, Ramirez S, Jacamo R, Platanias L, Matsushita H, Fujimura T, Kazuno S, Kojima K, Tabe Y, Konopleva M.
-
Journal Title
Oncotarget
Volume: 6
Pages: 37930, 37947
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
-
-
[Presentation] Inactivating Heat Shock Factor 1 (HSF1) in Acute Myeloid Leukemia By Pharmacological Inhibition of eIF4a: A Promising Therapeutic Approach.2015
Author(s)
Jo Ishizawa, Rodrigo Omar Jacamo, Kensuke Kojima, Dhruv Chachad, Vivian Ruvolo, Peter Ruvolo, Weiguo Zang, Yoko Tabe, Marina Konopleva, William Devine, Susan Lindquist, John A Porco, Luke Whitesell, Michael Andreeff:
Organizer
57th American Society of Hematology (ASH) Annual Meeting and Exposition.
Place of Presentation
Orlando （アメリカ）
Year and Date
2015-12-05 – 2015-12-08
Int'l Joint Research
-
[Presentation] Combined Targeting of JAK2 with a Type II JAK2 Inhibitor and mTOR with a TOR Kinase Inhibitor Constitutes Synthetic Activity in JAK2-Driven Ph-like Acute Lymphoblastic Leukemia2015
Author(s)
Ce Shi, Lina Han, Qi Zhang, Kathryn G. Roberts, Eugene Park, Yoko Tabe, Rodrigo Omar Jacamo, Hong Mu, Shuo-Chieh Wu, Jin Zhou, Helen Ma1, Zhihong Zeng, Nitin Jain, Elias J Jabbour, Markus Muschen1, Sarah K Tasian, Charles G. Mullighan, David M. Weinstock, David Fruman, Marina Konopleva,.
Organizer
57th American Society of Hematology (ASH) Annual Meeting and Exposition.
Place of Presentation
Orlando （アメリカ）
Year and Date
2015-12-05 – 2015-12-08
Int'l Joint Research
-
[Presentation] ONC201 Induces p53-Independent Apoptosis and Abrogates Stem Cell Function in Hematological Malignancies By Induction of ATF4 through Integrated Stress Response2015
Author(s)
Ishizawa J, Kojima K, Chachad D, Ruvolo P, Ruvolo V, Jacamo RO, Borthakur G, Mu H, Zeng Z, Tabe Y, Allen J, Wang Z, Ma W, Lee H, Orlowski RZ, Sarbassov DD, Neelapu SS, McDonnell TJ, Miranda RN, Wang M, Kantarjian HM, Konopleva M, Eric Davis R, Andreeff M:
Organizer
57th American Society of Hematology (ASH) Annual Meeting and Exposition.
Place of Presentation
Orlando （アメリカ）
Year and Date
2015-12-05 – 2015-12-08
Int'l Joint Research
