2017 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリアを介した活性酸素制御による乳癌のホルモン療法耐性機構の解明
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17K10551
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
吉丸 哲郎 徳島大学, 先端酵素学研究所(プロテオ), 講師 (80424729)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 乳癌 / 活性酸素 / 治療耐性 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
乳癌は、内分泌療法に対して不応な症例や治療初期には奏効するものの経過とともに耐性を獲得して再発する症例があり、臨床上大きな問題となっている。申請者らは、これまでに乳癌に高頻度に発現亢進しているBIG3が癌抑制分子PHB2の抑制機能を制御してエストロゲン依存性の乳癌細胞の増殖を促進していること、さらに、BIG3-PHB2相互作用阻害ペプチドを開発し、その投与がBIG3からPHB2を遊離させ、その抑制機能の再活性化を利用した乳癌抗腫瘍効果を証明してきた。本研究は、BIG3-PHB2複合体がミトコンドリアにも局在することから、阻害ペプチドのミトコンドリア由来活性酸素種（ROS）制御に着目し、乳癌細胞におけるROS動態関連シグナルの網羅的解析を通じて、乳癌におけるホルモン療法耐性機構を解明する。
本年度は、HER2陽性乳癌細胞株SK-BR-3 cellsならびに治療薬トラスツズマブ耐性SK-BR-3 cellsを用いて、BIG3-PHB2複合体がミトコンドリアROSを制御していることを評価した。まず、ミトコンドリア内ROSの感受性プローブDHR123によりSK-BR-3 cellsと耐性細胞株のROS産生量を比較したところ、耐性細胞株のROS産生量が顕著に高いことが観察された。一方、BIG3とPHB2が細胞質に加えて、ミトコンドリアでも複合体を形成していることを確認したあと、BIG3-PHB2の結合阻害ペプチドを投与したところ、阻害ペプチドはBIG3とPHB2の結合を阻害し、SK-BR-3 cellsとその耐性株のミトコンドリア内ROSの産生をほぼ同レベルまで顕著に抑制することができた。以上の成果は、ミトコンドリア内BIG3-PHB2複合体がミトコンドリア内ROSを介して耐性獲得に関与する可能性を示唆するものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、BIG3-PHB2の結合阻害ペプチドを用いて、細胞運命に必須のさまざまな機能を担うミトコンドリアでのBIG3の機能と役割を示し、特にPHB2との相互作用を通じたROSの制御を明らかにした。また、ミトコンドリアROSが乳癌の耐性獲得の原因のひとつであること、耐性獲得にBIG3-PHB2複合体が重要なターゲットであることを示唆している。
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| Strategy for Future Research Activity |
BIG3-PHB2の結合阻害ペプチドが、PHB2によりミトコンドリア内ROS産生を抑制することを明らかにしたことから、今後、ミトコンドリア電子伝達系の選択的阻害剤やROSスカベンジャーを用いて、細胞増殖とリン酸化カスケードに対する抑制効果を検討し、ミトコンドリア内BIG3-PHB2複合体がミトコンドリア内ROSを介して乳癌細胞の増殖を制御していることを明らかにする。また、耐性乳癌細胞株を移植した同所性マウスを作製し、阻害ペプチドならびにROS阻害剤、分子標的治療薬（mTOR阻害剤など）との併用を腹腔内投与して抗腫瘍効果を検討する。
さらに、耐性細胞株に阻害ペプチドを添加後に発現変動を認める遺伝子、および細胞内タンパク質のリン酸化状態を、マイクロアレイ解析とリン酸化プロテオミクス解析により耐性獲得に関連する分子病態、ならびにタンパク質の同定とパスウェイ解析を試みる。
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| Causes of Carryover |
当初計画していた動物実験を遂行することができなかったため、次年度に繰り越しており、繰り越した助成金を本年度の動物実験に使用する。また、マイクロアレイの関連試薬が高価なため、一部をマイクロアレイ解析への使用も考えている。
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