細胞外GAPDHの細胞増殖抑制活性を利用した抗がん剤の開発

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K15333
• Research Institution: Microbial Chemistry Research Foundation
• Principal Investigator: 吉田 潤次郎 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 研究員 (20712706)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: GAPDH / ケミカルバイオロジー / がん間質相互作用 / 新規抗がん剤 / スクリーニング

Outline of Annual Research Achievements

これまでに、胃がん細胞と胃の線維芽様細胞（間質細胞）を用いた共培養系で、MEK inhibitor Iにより間質細胞からGAPDHが分泌され、がん細胞の増殖を抑制することが明らかになっている。本研究では、細胞外に分泌されるGAPDHを機能分子として着目し、化合物によってGAPDHの分泌を促進することでがん細胞の増殖を抑制することを目的とした。また、GAPDHの分泌機構を解析することで、がん細胞の増殖を抑制するような新しい細胞間相互作用の機構を明らかにすることも目的としている。当該年度では、GFP融合GAPDHを遺伝子導入したHEK293細胞を作成し、化合物の評価を行った。実験に用いる細胞は胃の間質細胞が好ましいが、間質細胞は継代数に限りがあるため、最初にこのHEK293/GAPDH-GFP細胞を用いて先端モデル支援プラットフォームで配布されている標準阻害剤キットを用い、GAPDHの分泌を促進する化合物のスクリーニングを行なった。化合物処理後のconditioned mediumを用いてGFPの蛍光地を測定し、GAPDHの分泌値とした。スクリーニングの結果、コントロールと比較して2倍以上の値を示す化合物がいくつかヒットした。この中で、glucosidase I, IIの阻害剤であるDeoxynojirimycin、α-mannosidaseの阻害剤であるSwainsonineに着目した。これらの化合物の標的はゴルジ輸送に関わる分子である。さらに、Deoxynojirimycin、Swainsonineおよび、エキソサイトーシスに重要なARF1の阻害剤Exo-1を用いて、濃度依存的なGAPDHの分泌誘導を検討した。この結果、Swainsonineは活性が弱いことが分かったが、DeoxynojirimycinおよびExo-1は濃度依存的にGAPDHの分泌を促進することが分かった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでに、MEK inhibitor IによりGAPDHの分泌を誘導できることが分かっていたが、この他にも化合物を用いてGAPDHの分泌を誘導できることが分かった。また、本研究の計画段階から、GAPDHの分泌機構はエクソソームもしくはエキソサイトーシスが考えられたため、これらの分泌機構に関わる分子の阻害剤がヒットしたことは非常に興味深く、分泌機構の解明に向けて重要な知見が得られた。

Strategy for Future Research Activity

上記の通り、GAPDHの細胞外への分泌にはゴルジ輸送による分泌機構の関与が考えられる。このため、GAPDHの分泌機構の解析については、DeoxynojirimycinおよびExo-1を用いたエクソサイトーシス関連経路の変化を検討する。GAPDHの分泌についてはエクソソームによるものも考えられるため、エクソソーム分泌の阻害剤として知られるGW4869を用いた検討および化合物処理後の細胞培養上清からのエクソソームの精製、GAPDHの含有を検討する。また、GAPDHの分泌を誘導する化合物に関しては、HEK293/GAPDH-GFP細胞を用いて微生物培養液や化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを実施する。

Research Products

• [Remarks] 微生物化学研究所
  • URL: https://www.bikaken.or.jp/