Basic research of novel therapeutic strategy focusing on fatty acid metabolism alteration of gastric cancer cells under hypoxia

2019 Fiscal Year Annual Research 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 / 活性酸素 / 低酸素環境 / 脂肪酸合成 / YC-1 / パルミチン酸 / カルニチン

Outline of Annual Research Achievements

低酸素下癌細胞における脂肪酸β酸化抑制は「癌のWarburg効果」と同様、電子伝達系で産生される過剰な活性酸素（ROS）を抑える低酸素環境適応反応であり、我々はHIF-1αがその中心的因子であると推測し、本研究を想起した。
これまでの研究成果として、2種類の胃癌細胞株を用いてHIF-1αノックダウン（KD）細胞株およびコントロール（Sc）細胞株を作製し、低酸素環境下におけるHIF-1α阻害による抗腫瘍効果、さらにパルミチン酸（PA）およびカルニチン付加による抗腫瘍効果の増強を確認した。また、HIF-1α阻害剤であるYC-1を使用した場合も、KD細胞株と同様の結果が得られた。その際、活性酸素産生の増加傾向が確認された。
今年度は、これまでに設定していたPAおよびカルニチン付加の至適濃度（PA：50microM、カルニチン：200microM）において、ややデータの安定性に欠けたため、再度、投与濃度などの条件設定が必要となり、時間を要した。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、さらに細胞内アセチルCoAおよびアシルCoA濃度の測定、また、脂肪酸β酸化促進に寄与する遺伝子群の発現解析を行っている。
また、本研究の派生実験として、肝癌細胞株を用いて同様の実験を行ったところ、より顕著な抗腫瘍効果およびPA＋カルニチン付加による効果増強が認められた。本結果は、元来肝細胞が脂肪の主要な代謝器官であることに起因すると推測され、肝癌治療にも応用できる可能性があると考えられた。
依然、仮説の検証実験中ではあるが、これまでのin vitro実験結果から、HIF-1αが脂肪酸β酸化の抑制およびROS制御の中心的因子であり、HIF-1αの阻害、さらには脂肪酸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増強できる可能性が示唆された。