The mechanism of exosome-mediated drug resistance in hepatoma cells

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K09347
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 松田 康伸 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (40334669)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山際 訓 新潟大学, 医歯学総合研究科, 特任教授 (10419327) [Withdrawn] ; 永橋 昌幸 新潟大学, 医歯学総合病院, 研究准教授 (30743918) ; 小林 隆 新潟大学, 医歯学総合病院, 講師 (40464010) ; 若井 俊文 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50372470)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 肝がん / エクソソーム / 薬剤耐性

Outline of Annual Research Achievements

【研究目的】　細胞から分泌される不溶性の微小粒子エクソソーム（20-100 nm）は、細胞－細胞間の新しい情報伝達ツールであり、様々な病態における関与が注目されている。本研究では、肝がんのエクソソーム分泌機構を詳細に解析し、抗がん剤に対する薬剤耐性との関与を調べることによって、奏功性の高いがん治療法の基盤を構築することを目指した。
【研究成果】　①抗がん剤（シスプラチンや5-FU）で処理したヒト肝がん株(HepG2)の培地からエクソソームを解析した結果では、エクソソーム分泌量が通常より3.2-4.5倍に増加した(アセチルコリンエステラーゼ活性測定）。②同エクソソームを、別に培養していた肝がん細胞に添加すると、様々な細胞生存促成シグナルが活性化し、リン酸化（活性型）ストレスキナーゼERK, Aktや、セリン・スレオニンキナーゼmTORやp70S6Kのリン酸化型が著増した。しかもエクソソーム添加後の細胞は、シスプラチンや5-FUなど抗がん剤に対して、強い薬剤耐性を獲得した。③エクソソーム内部をWestern blot解析した結果、リン酸化型のセリン・スレオニンキナーゼmTOR、p70S6K、PRAS40のリン酸化レベルが数倍レベルで増加した。④抗がん剤によるエクソソーム分泌量増加の原因を調べる目的で、様々な細胞内シグナルに対する阻害剤（IL-1/IL-6/COX2阻害剤、抗酸化剤、TNF-alpha;/カスパーゼ阻害剤、ATM/ATR阻害剤）存在下で抗がん剤を添加したした場合は、エクソソーム量に明らかな変化は認められなかった。以上より、肝がん細胞は内部に多量の活性化mTORを含むエクソソームを分泌し、このため抗がん剤に対する薬剤耐性を獲得することが明らかになった。この原因機序は不明であり、今後さらなる研究を行う必要があると考える。