2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of the molecular basis of atypical cell-death induction with vacuolar formation in cancer cells by CDK4/6 inhibitors
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18K15031
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
日野 浩嗣 日本大学, 医学部, 助教 (30793468)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | abemaciclib / CDK4/6 / 自食胞形成 / 細胞死 / 分子スイッチ / リソソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、CDK4/6を分子標的とする阻害薬が3種類（abemaciclib, palbociclib及びribociclib）開発され、乳癌等で臨床応用されつつある。これまでの研究から、CDK4/6が細胞周期停止のみならず殺細胞効果を示すこと、阻害薬のうちabemaciclibのみが強力な自食胞形成を誘導することを明らかにし、abemaciclibによる細胞死がアポトーシス等の典型的なものとは全く異なる新規細胞死であることが示唆された。これを踏まえ、本研究では「abemaciclibによる自食胞形成を伴う新規細胞死誘導メカニズムの解明」を目的とした。
初年度から三年目にかけては、abemaciclibにより誘導される自食胞はリソソームに由来し、リソソームが酸性化、膨化することでリソソームでのタンパク質分解機能が阻害されていることを示唆する結果を得た。さらに、自食胞形成と細胞死の関連を検討し、誘導される細胞死がいわゆるリソソーム細胞死の様式とも異なることを明らかにした。Abemaciclibによる自食胞形成のメカニズムについては、CDK4および6のノックアウト、ノックダウン細胞株を用いた解析を行い、両者の発現を抑制すると、リソソーム膨化が抑制されることが示唆され、abemaciclibは(少なくとも部分的には)CDK4/6を介してリソソームの膨化を引き起こしていることが示された。
これらを踏まえ、最終年度には、abemaciclib作用時に飢餓培地条件にすることで空胞形成を抑制すると、細胞死も抑制されることを明らかにし、空胞形成と細胞死の連関の新たな証拠として示した。また、リソソーム由来の自食胞形成と細胞死の関連をさらに調べるため、リソソーム新生時に関与する転写因子のGFP融合体の安定発現細胞株及びリソソーム透過が起こる際にリソソーム膜に局在するgalectin-3のGFP融合タンパク質の安定発現細胞株を樹立した。これらの株を用いたリソソーム新生系へのabemaciclibの影響および細胞死誘導時のリソソーム膜の傷害影響の検討を試みた。
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