唾液腺がんにおける幹細胞の高悪性化と薬剤耐性化メカニズムの解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K11396
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 伊地知 圭 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (50510278)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 誠 朝日大学, 歯学部, 講師 (10468192) [Withdrawn] ; 江崎 伸一 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (20620983)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 唾液腺癌 / CD44 / HIF-1a

Outline of Annual Research Achievements

がん組織の低酸素領域では周辺組織への浸潤と転移、そして放射線や薬剤への耐性などの悪性化因子が増加することが知られている。唾液腺がんは放射線治療や抗癌剤が著効せず、治療法は手術療法が中心となる疾患である。しかし、唾液腺がんでは浸潤や転移によって患者の予後を悪化させるばかりでなく、手術範囲が拡大することによって顔面麻痺、咀嚼嚥下機能障害など多くの機能障害を引き起こす。したがって、唾液腺がん組織の低酸素領域での高悪性化を促進させるメカニズムを解明することは至急の課題である。
がん幹細胞は幹細胞様の性質を有すると共に、腫瘍増殖、癌浸潤・転移に関わり、低酸素腫瘍微小環境に多く存在すると考えられている。がん細胞は解糖系を利用したエネルギー産生が亢進していることが知られているが、がん幹細胞のマーカーとして知られているCD44はがん細胞における解糖系の亢進を維持していることが明らかになった。そこで、本研究では、低酸素環境下における唾液腺がん幹細胞のエネルギー代謝機構から幹細胞の高悪性化、薬剤耐性化メカニズムを解明し、腫瘍組織内低酸素微小環境のがん幹細胞をターゲットとした治療戦略の確立を目指している。
今回は低酸素下で培養を行い、細胞のシグナル発現変化を検討した。低酸素誘導因子の発現をwestern blottingで確認し、他の蛋白の発現を色々と検討した。現在、様々なシグナル蛋白の発現を追加検討し、総括しているところである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

様々な細胞は、低酸素で培養すると低酸素誘導転写因子（hypoxia inducible factor 1 alpha：HIF-1a）が誘導される。本研究では様々な酸素濃度を検討したが、酸素濃度1%、24時間が最も安定したHIF-1aの発現が認められた。酸素濃度の変化、サンプルの保存状態によりHIF1aの安定した発現を得るために時間を要し、進捗状況が遅れる結果となった。
また、HIF-1aの発現をしている細胞が幹細胞マーカーであるCD44、細胞の生存に寄与するリン酸化AKTの発現が増強したため、両シグナル経路を活性化し、癌細胞の生存や悪性化に寄与していることが示唆された。転写因子の一つであるSTAT3について、STAT3のリン酸化を阻害することにより、HIF-1aの発現が阻害されたという報告があるが、本細胞株ではSTAT3は変化を認めなかった。現在DNA損傷に関連する経路、遺伝子転写に関わる経路などの検討を行っている。

Strategy for Future Research Activity

HIF-1aは低酸素環境下で安定化し、様々な転写因子を活性化することで、血管新生、放射線や薬剤への耐性、浸潤・転移能の増加など癌の悪性化に関与していることが知られている。本研究では、HIF-1aの発現をしている唾液腺癌細胞株が幹細胞マーカーであるCD44、細胞の生存に寄与するリン酸化AKTの発現が増強したため、両シグナル経路を活性化し、癌細胞の生存や悪性化に寄与していることが示唆された。転写因子の一つであるSTAT3について、STAT3のリン酸化を阻害することにより、HIF-1aの発現が阻害されたという報告があるが、本細胞株ではSTAT3は変化を認めなかった。以上の所見は頭頸部扁平上皮癌細胞株を低酸素環境下で培養した場合と洞様の結果であった。現在、CD44のバリアントアイソフォームであるCD44vの発現を検討するとともに、DNA損傷に関連する経路、遺伝子転写に関わる経路などの検討を行っている。
また現在、複数の顎下腺癌細胞株をヌードマウスの背部に移植して皮下腫瘍を作成し、腫瘍内でネクローシスをおこしている細胞株を見つけ、HIF1aの発現が認められるか検討をする予定である。

Causes of Carryover

本研究では様々な酸素濃度を検討したが、酸素濃度1%、24時間が最も安定したHIF-1aの発現が認められた。酸素濃度の変化、サンプルの保存状態によりHIF1aの安定した発現を得るために時間を要し、進捗状況が遅れる結果となった。