2021 Fiscal Year Annual Research Report

細胞骨格ダイナミクスに基づく分子輸送制御システムの解明と革新的癌創薬への新展開

Research Project

Project/Area Number	19H01064
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	渡部昌実岡山大学, 大学病院, 教授 (70444677)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	那須保友岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (20237572) 定平卓也岡山大学, 大学病院, 助教 (20733322) 黄鵬岡山大学, 医歯薬学域, 研究准教授 (00610841) 竹田哲也岡山大学, 医歯薬学域, 研究准教授 (30302368) 竹居孝二岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (40322226) 山田浩司岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (80325092) 野口洋文琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50378733) 落合和彦日本獣医生命科学大学, 獣医学部, 准教授 (30550488)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2024-03-31
Keywords	癌創薬 / 幹細胞 / in vivo投与モデル / 細胞内輸送
Outline of Annual Research Achievements	正常細胞に基づく研究では、膵臓由来細胞におけるDynaminと微小管の関係について解析を行うべく、基盤となる研究を実施し成果を得た。また引き続き各種癌細胞を用いた研究を実施すると同時に、より普遍性の高い研究を遂行するため、独自の間葉系幹細胞を樹立した。幹細胞に関する研究として、各種の幹細胞について表現型解析等を実施し、癌細胞と比較する形で今後のDynamin-微小管の動態解析に供する方向性とした。昨年度に引き続き、選ばれた幹細胞において、細胞骨格因子が関わる細胞内分子輸送システムに重要と考えられるタンパク質群等の発現を網羅的に解析した。特に、REIC/Dkk-3、SGTA、Tctex-1、Dyneinモーター、Dynaminおよびその他の細胞骨格（制御）因子に着目して、それら関連分子を含め発現を解析した。これまでの男性ホルモンレセプターの核内移行に基づく実験系に加え、糖質コルチコイドレセプターの核内移行に基づく表現型解析系を用いて解析を行った。昨年度に引き続き、Dynaminの細胞内発現量に基づく糖質コルチコイドシグナル動態について解析を行い、細胞内分子輸送システムの観点から各種細胞骨格因子について機能解析を行った。また癌創薬の観点から複数のDynamin阻害物質に関して応用展開研究を実施するべく、試験薬等のin vivo投与での作用機序解明に係る各種動物実験の解析系の立ち上げを行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 正常細胞を用いた研究では、糸球体足細胞におけるDynaminと微小管の関係についての研究を実施した。すなわち、Dynaminが微小管束の形成に働き、結果として微小管を安定化させる可能性を見出した。さらに前年度に引き続き各種ヒト細胞において、本研究のKeyとなる細胞骨格制御タンパク質：Dynaminの解析の軸として研究を進めた。幹細胞に関する研究としては、多能性幹細胞と組織特異的幹細胞についての表現型等の解析を実施し、癌細胞と比較する形で今後のDynamin-微小管の動態解析に供する方向性とした。また、細胞内における分子輸送の観点から、これまでのステロイドホルモンレセプターの核内移行に基づく実験系について検証実験を行った。特に、Dynaminの細胞内発現量に基づく糖質コルチコイドシグナル動態について解析を行い、細胞内分子輸送システムの観点から各種細胞骨格因子について機能解析を行った。一方で癌創薬の観点から、候補薬の内視鏡下生体内投与による作用機序解明の為のイヌを用いた動物実験の系が立ち上がりつつある。すなわち、新しい薬剤投与手技を用いて各種薬剤の薬効評価を実施することが可能となりつつある。Dynamin阻害薬等を候補薬とした薬効解析系として、引き続き当該投与技術の確立に取り組む。これらの成果により、本研究は、おおむね順調に進捗している。
Strategy for Future Research Activity	今年度に引き続き、各種の細胞、また間葉系幹細胞等の幹細胞において、Actin線維-微小管細胞骨格制御に必須のタンパク質：Dynaminの制御に関するREIC/Dkk-3タンパク質および関連タンパク質の機能を解析する。我々はDynaminによるActin線維への作用について、活性型Dynaminの集合体から成るDynaminリングによりActin線維が集束されることを明らかにしている。また、Dyneinモーターによる細胞維持必須分子の微小管輸送のトラックに細胞骨格が利用されることが知られている。現時点での仮説として、REIC/Dkk-3関連タンパク質が、DynaminのGTPアーゼとしての機能と通してActin線維-微小管細胞骨格ダイナミクスによりDyneinモーターを制御し、結果として各種シグナル分子等の微小管輸送に重要な役割を果たすことが考えられる。これらの観点から、癌創薬における候補となる試験薬の同定を目指す。さらに、これまでの研究に付随する様々な知見に基づき、細胞生物学的観点からの新しい研究の切り口が複数見つかっており、本研究に追加する形で研究を実施する予定である。一方で前年度までに、Dynamin阻害薬等の創薬候補となる試験薬について、局所治療薬としての治療有効性を再現性の高い形で解析するための独自の動物実験解析系を見出した。例えば、イヌを用いてより簡便に信頼性の高い形でin vivo投与での作用機序解明・効果定量を可能とする薬剤投与・評価法であり、今後、革新的創薬への新展開に不可欠の技術であると考えている。来年度も、癌治療薬等を用いた当該薬剤投与法の確立に向けた研究を実施する。