がん幹細胞の代謝特性を標的とした新規がん治療法の開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K15622
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 後藤 信治 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 助教 (50186889)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: CD133 / グルコース飢餓 / 解糖系 / 酵素

Outline of Annual Research Achievements

がん幹細胞マーカーCD133が発現する大腸がん細胞が、グルコース飢餓状態でも長時間生存することを見出したことにより、がん幹細胞が持つグルコース飢餓に耐え得る特有の代謝特性が、がんの根治的治療法の標的となると着想した。その治療法を開発するために、本研究では、まず、CD133陽・陰性大腸がん細胞の代謝産物をメタボロミクスにより網羅的に解析することで、栄養飢餓状態での細胞生存に関与する因子を明らかにし、がん幹細胞が持つ栄養飢餓耐性機構を探索することを目的とした。
CD133陽性、陰性細胞のメタボローム解析の結果から、CD133陽性細胞では、解糖系中の3-ホスホグリセリン酸(3-PG)から２-ホスホグリセリン酸(2-PG)への代謝が抑制されている可能性が示唆された。このことから、この代謝段階を触媒するホスホグリセリン酸ムターゼ(PGAM)の酵素活性が何らかの制御により抑制されていることが考えられたので、CD133陽性、陰性細胞のPGAMについて解析した。アイソザイム解析の結果、CD133陽性、陰性細胞ともPGAM1のみを発現していることが明らかとなったので、PGAM1の発現量、および酵素活性の比較解析を行ったが、CD133陽性、陰性細胞間で有意な差は見られなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

3-PGから2-PGへの代謝が抑制されている原因としてPGAMの酵素活性低下を仮説として考えていたが、その軌道修正を余儀なくされた。PGAM以外のグルコース飢餓耐性機構のカギとなる因子の絞り込みに予定外の時間がかかっている。

Strategy for Future Research Activity

グルコース飢餓状態下でのCD133陽性細胞における2-PGの極端な存在量低下は、3-PGから2-PGへの代謝が抑制されているのではなく、3-PGがセリン合成の経路に優先的に代謝されている結果であるという仮説のもとに、3-PGからのセリン合成経路の律速酵素である、3-ホスホグリセリン酸脱水素酵素(PGDH)に注目して研究を推進する。PGDHの発現量や酵素活性を測定し、CD133陽性、陰性細胞間で変化がみられた場合、CD133陽性にPGDHを標的とするsiRNAを投与し、グルコース飢餓耐性に変化がみられるか否か検討する。また、ホスホフルクトキナーゼは、CD133陽性、陰性細胞間で発現量に有意な差は観察されないが、グルコース飢餓状態下でのCD133陽性細胞における酵素活性が、かなり低いことを観察している。ホスホフルクトキナーゼについても、酵素の発現量や活性について検討する。

Causes of Carryover

（理由）本来、29年度に予定していた、グルコース飢餓耐性への適応因子の同定が遅れたため、以後のsiRNA等を用いた実験等が、順次先送りになったことがその理由である。
（使用計画）PGDHの発現量や酵素活性の解析に使用すると共に、PGDHを標的とするsiRNA投与実験に使用する。また、ホスホフルクトキナーゼの発現量や酵素活性の解析にも使用する。