DNAの変異した細胞の除去を促進する食品由来成分の探索

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K07726
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 永長 一茂 弘前大学, 食料科学研究所, 准教授 (70401891)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中井 雄治 弘前大学, 食料科学研究所, 教授 (10321788)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 変異細胞除去 / 食品 / ショウジョウバエ

Outline of Annual Research Achievements

癌はゲノムDNAへの変異蓄積に起因する疾患で、異常増殖能と転移能を併せ持つ癌細胞の出現により発症する。DNAの変異した細胞（以下、変異細胞）は何らかの理由で隣接した細胞との協調性が失われ、組織から取り除かれる。除去機構が完全に解明されているわけではないが、遺伝子変異による細胞の「ちょっとした性質の変化」を周囲の細胞が敏感に感知し、除去が進むと考えられている。本研究は、癌予防食品の分野に「放置したままにしておくと癌細胞へと分化する恐れのある変異細胞の除去」といった視点を新たに加えることを目指したものであり、その第一歩として、変異細胞の除去を促進する食品成分を明らかにすることを目的とする。
本年度は、ショウジョウバエを用いたスクリーニングにより変異細胞除去を促進する食品群を見出し、その様な機能をもつ食品成分特定の手がかりを得た。はじめに、食品群をショウジョウバエに与える条件を決定した。食品素材の凍結乾燥粉末または食品含有成分21種類について、様々な濃度でショウジョウバエ用飼料に加えた食品添加飼料を調製し、半数以上の成虫を死に至らす急性毒性、および胚から成虫までの成長に影響を与える発生毒性を示さない濃度を決定した。
次に、摂食条件を決定した食品素材の一部について、変異細胞除去促進効果を調べた。正常細胞（GFP 陰性細胞）と変異細胞（GFP 陽性細胞）の混在する「キメラショウジョウバエ」を、毒性を示さない濃度の食品素材等を添加した飼料で育成し、幼虫から変異細胞除去程度の観察に適した組織である翅原基を摘出し、翅原基内の GFP 陰性細胞の割合を数値化した。その結果、3種類の食品素材で GFP 陰性細胞の増加する、すなわち変異細胞の除去を促進する結果が得られた。
年度末には、これら食品素材について分画条件の検討を開始した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度中に、毒性試験を行った全ての食品素材について変異細胞除去促進効果の解析を終えることはできなかったものの、研究目的の達成に必須である「変異細胞の除去を促進する食品素材」を複数見出すことに成功したからである。本年度の研究が順調に進展していることを意味する。

Strategy for Future Research Activity

本年度に見出した食品群の中から、変異細胞除去を促進する成分を特定する。
はじめに、見出した食品群に含まれる成分や既知の機能性より、有効成分を予想する。それに基づき、溶媒分画法により予想成分を粗精製し、前年度と同様の手法で変異細胞除去促進効果を評価する。粗精製後の画分に変異細胞除去促進活性が見出されたならば、成分の性質に適合したカラム及び溶媒系を用いた高速液体クロマトグラフィー (HPLC)を行い、さらに分画をすすめる。各画分について先と同様の解析を行い、変異細胞除去促進成分を特定する。
次に、特定した変異細胞除去促進成分が、他の癌予防効果も併せ持つかを検証する。当該成分存在下で培養細胞を培養し、放射線照射、あるいは過酸化水素添加などの DNA 損傷刺激を加える。コメットアッセイによる DNA 損傷程度、小核試験による染色体異常、ウエスタンブロッティングによる DNA 修復関連タンパク質（XPA, XPF, XPG, ERCC1など）の発現程度などを調べ、当該成分を加えていない細胞の結果と比較する。有意な差が見られたならば、当該成分は変異細胞除去促進効果だけでなく他の癌予防効果も併せ持つと結論し、変異細胞除去促進成分が併せ持つ癌予防効果を総合的に評価する。

Causes of Carryover

平成29年度以降に本格的な食品素材分画実験を開始することになったため。当初計画では、当該年度に必要な物品を購入し、実験補助員も雇用する予定であったが、次年度に購入、雇用することになった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額1,218,134円と平成29年度予算の1,200,000円を合わせた2,418,134円のうち、約100万円を実験補助員への人件費に充て、残額を物品費や旅費とする。

Research Products

• [Journal Article] Signaling pathway for phagocyte priming upon encounter with apoptotic cells. (2017)
  • Author(s): Nonaka, S., Ando, Y., Kanetani, T., Hoshi, C., Nakai, Y., Nainu, F., Nagaosa, K., Shiratsuchi, A., and Nakanishi, Y.
  • Journal Title: J. Biol. Chem Volume: 292 Pages: 8059-8072
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.769745
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Collagen Peptide Ingestion Alters Lipid Metabolism-Related Gene Expression and the Unfolded Protein Response in Mouse Liver. (2017)
  • Author(s): Tometsuka, C., Koyama, Y-I., Ishijima, T., Toyoda, T., Teranishi, M., Takehana, K., Abe, K., and Nakai, Y.
  • Journal Title: Br. J. Nutr. Volume: 117 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1017/S0007114516004384
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of BCL11B as a regulator of adipogenesis. (2016)
  • Author(s): Inoue, J., Ihara, Y., Tsukamoto, D., Yasumoto, K., Hashidume, T., Kamimura, K., Nakai, Y., Hirano, S., Shimizu, M., Kominami, R., and Sato R.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 6 Pages: 32750
  • DOI: 10.1038/srep32750
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Single ingestion of soy β-conglycinin induces increased postprandial circulating FGF21 levels exerting beneficial health effects. (2016)
  • Author(s): Hashidume, T., Kato, A.,Tanaka, T., Miyoshi, S., Itoh, N., Nakata, R., Inoue, H., Oikawa, A., Nakai, Y., Shimizu, M., Inoue, J., and Sato R.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 6 Pages: 28183
  • DOI: 10.1038/srep28183
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A High Phosphorus Diet Affects Lipid Metabolism in Rat Liver: A DNA Microarray Analysis. (2016)
  • Author(s): Chun, S., Bamba, T., Suyama, T., Ishijima, T., Fukusaki, E., Abe, K., and Nakai, Y.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 11 Pages: e0155386
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0155386
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 抑制性転写因子BCL11Bによる脂肪細胞分化および脂肪蓄積制御の解析 (2017)
  • Author(s): 井上順, 井原悠介, 塚本大介, 安本啓甫, 橋詰力, 中井雄治, 清水誠, 佐藤隆一郎
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大（京都市）
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] イシモズクがショウジョウバエ遺伝子発現に与える影響：DNAマイクロアレイ解析 (2017)
  • Author(s): 中井雄治, 福田覚, 永長一茂
  • Organizer: 日本農芸化学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大（京都市）
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] Analysis of compound regulating both auxin and brassinosteroid signal transductions (2017)
  • Author(s): Tanaka-Jaroensanti, N., Yoon, J-M., Otani, M., Shirai, I., Park, S-H., Hayashi, K., Nakai, Y., Nakajima, M., Asami, T
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] Old, but not obsolete - DNA microarray analysis for nutrigenomics (2016)
  • Author(s): Nakai, Y.
  • Organizer: The Asia Pacific Nutrigenomics and Nutrigenetics Organisation
  • Place of Presentation: Hilton Hotel in Gyeongju（大韓民国慶州市）
  • Year and Date: 2016-12-05 – 2016-12-06
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] DNA変異細胞の除去を促す食品成分の探索 (2016)
  • Author(s): 永長一茂, 前多隼人, 加藤陽治
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] アポトーシス細胞貪食時の食細胞における遺伝子発現変動の機構と意義の解明. (2016)
  • Author(s): 野中さおり, 永長一茂, 中井雄治, 金谷匠人, 星ちはる, 中西義信.
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス（仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] 高リン食摂取がラット肝臓における脂質代謝に及ぼす影響:DNAマイクロアレイによる解析 (2016)
  • Author(s): 千善宇, 馬場健史, 陶山達矢, 石島智子, 福崎英一郎, 阿部啓子, 中井雄治
  • Organizer: 第89回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27