低酸素下胃癌細胞の脂肪酸代謝変容に着眼した新規薬物療法の基礎的研究

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K10594
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 能城 浩和 佐賀大学, 医学部, 教授 (90301340)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北島 吉彦 佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (30234256) ; 田中 智和 佐賀大学, 医学部, 助教 (60781903)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: HIF-1α / 脂肪酸合成 / YC-1 / パルミチン酸 / カルニチン

Outline of Annual Research Achievements

近年、低酸素環境でのHIF-1αによる脂肪酸β酸化の直接的抑制効果が報告されている。我々は、同効果が電子伝達系で産生される過剰ROSを抑える低酸素環境適応反応であり、またHIF-1αがその中心的因子であると推測した。HIF-1α発現が抑制されることで低酸素下胃癌細胞に脂肪酸β酸化が強制作動される結果、過剰ROS産生を惹起し、アポトーシスを誘導するという治療仮説を想定し、さらに脂肪酸（パルミチン酸：PA）および進行癌患者での不足が報告されている低分子カルニチンを付加することで低酸素下アポトーシスをさらに増強できると推測した。
前年度に作成した胃癌細胞株（58As9、MKN74）におけるHIF-1αノックダウン細胞株、コントロール細胞株を使用、またHIF1-α阻害薬のYC-1を使用して実験を遂行した。PAおよびカルニチン付加の至適濃度を設定すべく、様々な濃度条件下で抗腫瘍効果（trypan blue法）の増強効果を評価した。本実験にてPAは50microM、カルニチンは200microMが至適濃度であると設定された。また、胃癌細胞株の親株にYC-1を使用してHIF1-αを阻害する条件下でも、PAおよびカルニチンの至適濃度は前述と同様であった。なお、PAは単独付加でも細胞死の増強を認めたが、カルニチンの単独付加では認められなかった。ただし、PA＋カルニチン付加ではPA単独付加を上回る細胞死の増強を認め、カルニチンによる相乗効果が示唆された。また、FACSやWB（Caspase-3やPARP）にて、PA単独付加およびPA＋カルニチン付加によるアポトーシス増強効果が確認され、その効果はPA単独＜PA＋カルニチンであった。
現在、PAおよびカルニチン付加による浸潤能や遊走能の変化、さらに細胞内活性酸素の変化を評価するとともに、生体内での効果を評価すべく、動物実験の準備を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

概ね仮説に矛盾しない実験結果が得られているものの、パルミチン酸およびカルニチンの至適濃度の設定に時間を要した。しかし、本研究においてパルミチン酸およびカルニチンの至適濃度の設定は極めて重要なポイントであると考えられる。至適濃度の決定により、今後は評価すべき実験項目がスムーズに進行するものと期待出来る。

Strategy for Future Research Activity

設定したPAおよびカルニチン濃度を用い、脂肪酸代謝変容を立証するため、細胞内アセチルCoAおよびアシルCoA濃度を測定する。また、脂肪酸β酸化促進に寄与する遺伝子群（ACS、CPT1、CPT2、CAD）の発現・機能解析を行う予定である。さらに、動物実験において、ヌードマウス皮下腫瘍モデルを用いて、HIF-1α阻害剤およびPA＋カルニチン付加による抗腫瘍効果を評価する。同時に、これまでのデータを統合しつつ、論文作成を開始する。

Causes of Carryover

本年度に実施予定であった動物実験および国内・国際学会での発表を次年度に延期したため、これらを次年度の当初の研究計画に加える。