Clarifying the mechanism of epithelial to mesenchymal transition in brain tumors

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K16595
• Research Institution: Dokkyo Medical University
• Principal Investigator: 永石 雅也 獨協医科大学, 医学部, 准教授 (40364632)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ZEB2陰性発現 / ZEB1陽性発現 / TGF / VEGF / FGF

Outline of Annual Research Achievements

本研究は脳腫瘍における上皮間葉系移行メカニズムの解明を目的としている。これまでの研究で、分化した星細胞系腫瘍細胞が間葉系細胞へ形質転化する可能性を示した。具体的には上皮間葉系移行関連転写因子である、Slug, Twistが神経膠肉腫の間葉系成分に限局して発現していた。昨年までの2年間の研究で、上皮間葉系移行関連転写因子のうち、他癌種にてその発現が確認されているZEB1が神経膠腫細胞で発現、ZEB2の発現は見られなかった。ZEB1は全例50%以上の腫瘍細胞で発現、ZEB2は30％の症例で50%以上の腫瘍細胞発現が観察された。通常の神経膠腫細胞で発現されるZEB1は、肉腫様細胞への分化誘導への関連性は薄いと考えられた。一方でZEB2は神経膠腫細胞での発現はなく、同分子の形質転換への関連性が示唆された。次に下流分子の発現解析では、E-, N-cadherin, MMP2は神経膠細胞で発現がなく、MMP9が40%の症例で観察された。
本年はPCRによるmRNAの定量解析を行い、免疫染色で確認された蛋白発現がmRNAレベルでも高い発現を示すことを確認した。上皮間葉系移行は転移・浸潤において大きな役割を担っているとされている。神経膠腫の頭蓋外転移は極めてまれであるが、頭蓋内の播種は再発例を中心に多く見られる病態である。頭蓋内への播種、頭蓋外への転移組織の検索を行い、転移・播種病変でTWIST, ZEB2の高発現が確認された。
これまでの研究により、神経膠腫細胞の肉腫様形質変化、及び播種・転移に上皮間葉系移行メカニズムが関与していることがわかった。主に転写因子としてZEB2高発現が関与し、下流因子としてMMP2が蛋白分解に作用している。細胞間結合の減衰を来す主要メカニズムとされるcadherinの発現及び発現スイッチが、神経膠腫の形質転換に関与していないことも重要な結果であった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

免疫染色による蛋白発現の結果を、mRNA解析により裏付けすることができた。さらに神経膠腫細胞の転移・播種メカニズムにも、上皮間葉系移行メカニズムの関与が示された。下流因子としては、癌腫で示されるE-cadherinの消失、N-cadherinへのスイッチではなく、MMP2高発現が細胞間接合の減衰に関与していると考えられた。これまでの研究報告から、遺伝子変異による上皮間葉系移行関連転写制御因子の高発現は否定的で、micro RNAの関与が示唆される。神経膠腫細胞の肉腫形質の獲得、播種・転移など細胞運動能亢進にZEB2発現が関与するところまで解析が進んでおり、ZEB2発現を促進する分子の同定を今後行っていく。

Strategy for Future Research Activity

神経膠肉腫、神経膠腫の播種病変の症例を増やし解析を進める。播種病変におけるmRNA発現解析も行う。p53がmiR-200, miR-34を介し間葉系移行を促すとの報告があり、p53の発現・遺伝子異常の解析を行っていく予定である。p53のプライマー設計は終わっており、実際の症例で発現解析を行う。解析結果から関与が疑われるmiRを絞り込み、micro arrayを用いたmiR発現解析を行う予定である。

Causes of Carryover

Targetとなる転写制御因子が確実に定まらず、miR解析に遅れが出ているため。また感染症の問題で、国際学会への不参加が決まったため。本年は引き続き研究を進め、学会及び論文作成を進めていく予定である。