2019 Fiscal Year Annual Research Report
タイトジャンクションは、腫瘍形成を如何にオーガナイズするか？
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19H03453
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田村 淳 大阪大学, 生命機能研究科, 特任准教授 (00362525)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 胃型クローディン18 / 胃上皮バリアと胃腫瘍 / タイトジャンクション / ノックアウトマウス / 細胞組織のヘテロ性 / ピロリ菌 / 組織微小環境 / 長期観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タイトジャンクション(TJ)は、上皮細胞の細胞間透過性を制御する、生体内唯一の細胞間接着装置である。TJがつくるバリア（TJ-バリア）の異常は、体外へ水を漏出させたり、細菌毒素を侵入させ炎症性腸疾患を導くなど、重篤な病気や死に直結する。しかし近年の研究成果は、TJ 形成の構成単位分子であるクローディン分子(Cldn)分子が、細胞増殖や分化・極性異常・臓器組織の構造決定・がんのイニシエーションなど、多細胞生物システムを上流から操作するオーガナイザーとして働くことを示す。しかしそのメカニズムは殆ど解析されていない。
本申請では、胃に腫瘍を形成する胃型 Cldn18 欠損マウスに焦点を当て、Cldn分子の腫瘍形成の直接的・間接的なオーガナイザーとしての機能と、がん抑制操作法の開拓を目指す。
TJの最も顕著な機能は、細胞間のバリア機能であるが、TJ がシンプルなバリア機能に止まらず、多様な病態を制御するオーガナイザーとしても機能することを示す。発生・構造・機能にも関わる一般的なTJ-Cldn 機能の理解にもつながるものである。また、Cld18 の欠損で生じる腫瘍性の病変は、多くの胃病態モデルと比べ進行が早い。これらは Cldn18 欠損が何らかの特異的な機序で病態に寄与する可能性と、H.pylori 感染胃がんの病態促進の基盤である可能性を示唆する。実際ヒトの胃がんや胃炎ではCldn18 の発現低下が一般に認められる。本年度は、計画に従い、どの細胞がpH低下をどう感知し、炎症のシグナルが隣接する細胞にどのような機序で伝播していくのか、その詳細をHE染色、蛍光顕微鏡、電子顕微鏡、pH蛍光インジケータなどで解析を進めた。特に、電子顕微鏡を用いての解析では、胃体部の炎症部位を取り囲む細胞群の特性付けをさらに進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
タイトジャンクション(TJ)-クローディン(Cldn)の、腫瘍形成のオーガナイザーとしての分子メカニズムを明らかにすることで、タイトジャンクション-クローディンのバリアに止まらない、多様な機能の総合的な理解を目指している。以下に進行を抜粋する。初年度は、Q 1: TJ異常はなぜ『胃炎につながるのか？』胃型のCldn 18遺伝子の遺伝子欠損マウスでは、TJの変調で、胃酸が粘膜下に漏出し胃炎を惹起する。どの細胞がpH低下をどう感知し、炎症のシグナルが隣接する細胞にどのような機序で伝播していくのか、その詳細をHE染色、蛍光顕微鏡、電子顕微鏡、pH蛍光インジケータなどで解析を進めている。特に、電子顕微鏡を用いての解析では、胃体部の炎症部位を取り囲む細胞群の特性付けを進めている。Q 2: TJ異常はなぜ『周囲の細胞の分化状態や幹細胞性に影響するのか？』_胃炎発症後出現するSPEMと呼ばれる異常細胞の出現機序を理解するために、該当病変領域の細胞種類の４次元分布マップの構築を進めている。細胞突、形態、顆粒、極性、細胞間接着、浸潤、極性などについて、検討を進めている。マーカーを用いた蛍光染色との対比も進める。Q 4: TJ異常はなぜ『Invasive glandをつくるのか？』CXCL5は、好中球を集めるケモカインであるとともに、EMTを惹起するサイトカインとして知られる。胃型Cldn18KOマウスで発現が亢進しておりCXCL5の上昇度とInvasive glandの形成率との相関が示唆されている。CXCL5発現細胞周囲の細胞について細胞生物学的な解析を進めている。発生を遡った解析も試みているが、発生頻度は10%程度で、検討n数を増やしている。
以上を含め、胃型Cldn18の腫瘍形成における分子、細胞レベルでの検討が進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、腫瘍形成のオーガナイザーとしての分子メカニズムを明らかにすることで、タイトジャンクション(TJ)-クローディン(Cldn)のバリアに止まらない、多様な機能の、総合的な理解を目指す。１年度目が終了し、今後、基本的な方針は続行するが、これまでの未解決な課題について、その解決を進める。Q1:組織pHと病態進行との時間空間的な相関関係についての解析は、さらに必要である。pHインジケーターを用いるなど、数μm以内の精度での解析を進めていきたい。Q2: 胃型Cldn18マウスにおけるTJ異常は『周囲の細胞の分化状態や幹細胞性に影響する』。細胞マーカー等を用いて、病変領域細胞組織マップを実験から作成し、解析基盤とする。Q3: 胃型Cldn18マウスTJ異常による胃炎は、壁細胞数が減少し胃酸が炎症の持続剤にならなくなっても、組織修復が十分進まない。修復抑制に導くシグナル機構の解析を進める。Q4: TJ異常と組織構築を結び付ける変化として『invasive gland』がある。EMT誘導するサイトカインCXCL5とInvasive glandの形成率との相関関係を中心に、細胞生物学的な解析を進める。Q2,3,4については、電子顕微鏡学的な解析も取り入れながら、さらに、詳細に検討を進める。Q5:胃型Cldn18欠損によるTJ異常は肺型Cldn18ではレスキューできない。相互代償を妨げる胃型と肺型のCldn18バリア特性の違いが原因と考え、生理学や細胞生物学を用いて検討する。培養細胞を用いた解析を進める。細胞系統樹立を進める。Q6:『Cldn18KOの胃腫瘍』は、マーカーから考えると、浸潤・転移能を持つ悪性腫瘍に近い。悪性と良性の違いについての解析を進める。Q8:『CRISPR-Cas9を用いたTJ関連遺伝子変異マウスの作製と解析』- TJ関連遺伝子変異マウスの作製・解析を進める。
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Research Products
(6 results)
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[Presentation] Role of the arrangement of basal bodies in establishment of the coordinated ciliary beating in multi-ciliated cells.2019
Author(s)
Nakayama, S., Konishi, S., Yano, T., Herawati, E., Kashihara, H., Tamura, A.,and Tsukita, S.
Organizer
ASCB/EMBO 2019 meeting
Int'l Joint Research
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[Presentation] Planar cell polarity-dependent distribution of apical microtubules in tracheal multiciliated cells.2019
Author(s)
Nakayama,S., Herawati,E., Takagishi,M., Torisawa,T., Namba,T., Ishihara,S., Yano,T., Tamura,A., Furuta,K., Oiwa,K., Takahashi,M., and Tsukita, S.
Organizer
The 20th International Conference on Systems Biology
Int'l Joint Research
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