2018 Fiscal Year Research-status Report
Directional migration of cancer cells under metabolic gradients
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17K07173
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
高橋 英嗣 佐賀大学, 理工学部, 教授 (30206792)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | がん / 遠隔転移 / 細胞遊走 / がん微小環境 / MDA-MB-231 / 酸素濃度勾配 / pH勾配 / マイクロフルイディクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、がんの血行性遠隔転移の初期メカニズム解明とその制御を目指し、“がん細胞は細胞外微小環境中の代謝勾配を手がかり（cue）として能動的に微小血管を目指し遊走することで血管内侵入・血行性遠隔転移の確率を増加させる”との仮説をMDA-MB-231細胞を用いたin vitro実験で検証している。これまでに、われわれが独自に開発したgap cover glass（GCG）を用いて細胞外に代謝勾配を形成すると、細胞は特定の方向に遊走することを明らかにした。H30年度は、上記代謝勾配の本態を明らかにするために、①培地内の酸素濃度勾配の存在を考慮した、実験条件下でのGCG外酸素濃度の測定、②細胞外pH勾配を消滅させた時のGCG直下の細胞遊走、③GCGにより細胞内に形成されるpH勾配の測定、を行った。①については、本実験条件下では、過去に報告された大きな培地内酸素濃度勾配はみられず、GCG直下の方向性細胞遊走のcueとして酸素濃度は考えづらいことが判明した。②については、データの再現性に問題が生じ、その解決のため研究の進行に遅延が生じたが、現在は、十分な再現性をもって、細胞外pH勾配の消滅が細胞遊走の方向性を消滅させると結論できている。③については、pH感受性蛍光色素の細胞内導入による細胞内pH勾配の直接測定を試みたが、蛍光色素の細胞外漏出のため、確実なデータは得られていない。以上より、GCG直下のMDA-MB-231細胞の方向性遊走は、細胞外pHをcueとすると結論できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要の②にあるように、一時、実験結果の再現性に問題が生じたため、研究計画に若干の遅延が生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
①これまでの成果である、細胞外pH勾配による方向性細胞遊走という結論をさらに強固なものにするため、細胞外pH勾配を様々に変化させ方向性遊走の誘導にcriticalな条件を明らかにする必要がある。このために、細胞外pH勾配を任意に変化させることが可能となる新しいGCGを製作し、種々の細胞外pH勾配に対する細胞遊走を検討する。このためには、マイクロフルイディクスデバイスであるGCGの形状を再設計するが、GCG直下のpH勾配の大きさはFickの拡散則から容易に予測できるため、設計・製作ともに大きな問題はない。新しいGCGにより細胞外pH勾配が制御可能なことを、pH感受性蛍光色素（BCECF）を用いたイメージング実験で確認する。②細胞外のpH勾配により細胞内に形成されるpH勾配を実測することで、方向性遊走に関わる細胞内メカニズムを検討する。これまで、細胞内pH勾配の測定に際し蛍光色素の細胞外漏出が問題となることが判明しているため、これを抑制するためOATP阻害薬のprobenecidの使用を試みる。これによる問題解決が難しい場合は、GCGを用いず細胞外pHに勾配が生じていない状態で、細胞外pHと細胞内pHの関係をあらかじめ決定しておき、続いてGCGを用いた時の細胞外pH勾配値から、細胞内pH勾配を推定する。③細胞内pHおよびその勾配を変化させる薬理学的インターベンション（例えばcarbonic anhydraseの抑制）により、方向性遊走が制御可能かどうかを検討する。④GCG直下のMDA-MB-231細胞の方向性遊走については十分なデータが蓄積されたため、学術誌における報告を行う。
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| Causes of Carryover |
消耗品の定額との差額が生じたため、次年度に繰り越し、消耗品の購入に使用する。
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