Preventive strategy against arsenic carcinogenesis by TRAIL pathway activation and RB activation

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03889
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 堀中 真野 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (80512037)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安田 周祐 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10643398) ; 酒井 敏行 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任教授 (20186993)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: がん予防 / ヒ素 / TRAIL / RB

Outline of Annual Research Achievements

未だ多くの国でヒ素汚染水が生活水として利用され、がん発症要因の一つとなっていることが数々の疫学調査から明らかとされている。本研究では、ヒ素による発がんの予防戦略を目指し、ヒ素が細胞に及ぼす分子レベルの影響のうち、「免疫抑制」と「MAPK経路の活性化」に焦点を当てた基礎検討を進めている。
前年度までに、ヒトリンパ球から産生される抗腫瘍性サイトカインTRAILの発現がヒ素曝露によって著明に抑制されることを見出し、報告した。細胞内の総TRAILタンパク質、細胞表面の膜型TRAIL、細胞外の分泌型TRAIL、TRAIL mRNAのいずれも、ヒ素曝露による顕著な発現抑制が認められた。申請者らの研究成果であるTRAIL発現誘導成分を添加したところ、ヒ素によるTRAIL発現抑制作用に対し、有意なTRAIL発現量の回復が認められた。TCR下流のMAPK経路は、TRAILの発現調節を担う転写因子の活性化に重要である。ヒ素曝露によってこの経路が顕著に抑制されていた。この現象が、前述のTRAIL発現誘導成分の添加によって回復することも確認された。ヒ素によるTRAILの発現抑制機序の可能性を示唆するものであり、TRAILのプロモーター活性へのヒ素の影響を検証すべきと考えている。
2021年度は、ヒ素曝露がリンパ球の殺細胞効果を抑制するか否か、複数のヒトがん細胞を標的細胞とし、ヒトリンパ球との共培養モデルを用いて検証した。共培養モデルの確立のためにTRAILに対する感受性、ヒ素に対する感受性を精査し、3種類の細胞株を選択した。TRAILの発現抑制作用を認めたヒ素の濃度によってリンパ球の殺細胞効果の減弱が認められた。
さらに、標的細胞であるヒトがん細胞におけるTRAIL受容体DR5の発現やMAPK経路に対するヒ素の影響を検証している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

3つの検討課題のうち、2つの課題について集中して検証実験を行うこととなり、他の課題への取り組みが遅れているため。

Strategy for Future Research Activity

ヒトリンパ球とヒトがん細胞を対象にした実験結果をまとめ、論文化していく。現在までの検証の結果、ヒトリンパ球に対し、一定条件でヒ素を曝露させることによって、抗腫瘍性サイトカインの一種であるTRAILの産生量が有意に減弱する事象を認めている。TRAIL mRNAの発現レベルだけでなく、TRAILの発現誘導に関与する転写因子の活性化に重要な細胞内シグナルに関してもヒ素暴露による有意な減弱を認めていることから、TRAILのプロモーター活性へのヒ素の影響を検証したいと考えている。
ヒ素によってTRAILの産生が減弱することが、がん細胞に対する抗腫瘍効果の減弱に繋がるか否かについて、ヒトリコンビナントTRAILを用いて検証する。ヒトリンパ球とヒトがん細胞の共培養の系において、ヒ素曝露時にリコンビナントTRAILを添加し、がん細胞に対する細胞傷害活性が回復できるか否か、確認する。また、標的候補細胞におけるDR5発現に対するヒ素曝露の影響について、引き続きWestern blottingにて検証する。さらにその他のアポトーシス促進分子、アポトーシス抑制分子、MAPK経路、およびRB活性へのヒ素曝露の影響について検証する。

Research Products

• [Journal Article] Sodium salicylate and 5-aminosalicylic acid synergistically inhibit the growth of human colon cancer cells and mouse intestinal polyp-derived cells. (2022)
  • Author(s): Takakura H, Horinaka M, Imai A, Aono Y, Nakao T, Miyamoto S, Iizumi Y, Watanabe M, Narita T, Ishikawa H, Mutoh M, Sakai T.
  • Journal Title: J Clin Biochem Nutr Volume: 70 Pages: 93-102
  • DOI: 10.3164/jcbn.21-74.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The rationale for the dual-targeting therapy for RSK2 and AKT in multiple myeloma (2022)
  • Author(s): Isa R, Horinaka M, Tsukamoto T, Mizuhara K, Fujibayashi Y, Taminishi-Katsuragawa Y, Okamoto H, Yasuda S, Kawaji-Kanayama Y, Matsumura-Kimoto Y, Mizutani S, Shimura Y, Taniwaki M, Sakai T, Kuroda J.
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 23 Pages: -
  • DOI: 10.3390/ijms23062919.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] HER3 activation contributes toward the emergence of ALK inhibitor-tolerant cells in ALK-rearranged lung cancer with mesenchymal features (2022)
  • Author(s): Tanimura K, Yamada T, Okada K, Nakai K, Horinaka M, Katayama Y, Morimoto K, Ogura Y, Takeda T, Shiotsu S, Ichikawa K, Watanabe S, Morimoto Y, Iwasaku M, Kaneko Y, Uchino J, Taniguchi H, Yoneda K, Matoba S, Sakai T, Uehara H, Yano S, Kusaba T, Katayama R, Takayama K.
  • Journal Title: NPJ Precis Oncol Volume: 6 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41698-021-00250-8.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heterogeneity among tumors with acquired resistance to EGFR tyrosine kinase inhibitors harboring EGFR-T790M mutation in non-small cell lung cancer cells. (2022)
  • Author(s): Katayama Y, Yamada T, Tokuda S, Okura N, Nishioka N, Morimoto K, Tanimura K, Morimoto Y, Iwasaku M, Horinaka M, Sakai T, Kita K, Yano S, Takayama K.
  • Journal Title: Cancer Med Volume: 11 Pages: 944-955
  • DOI: 10.1002/cam4.4504.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Oridonin inhibits SASP by blocking p38 and NF-κB pathways in senescent cells. (2022)
  • Author(s): Yasuda S, Horinaka M, Iizumi Y, Goi W, Sukeno M, Sakai T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 590 Pages: 55-62
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.12.098.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of c-Jun N-terminal kinase signaling increased apoptosis and prevented the emergence of ALK-TKI-tolerant cells in ALK-rearranged non-small cell lung cancer (2021)
  • Author(s): Tanimura K, Yamada T, Horinaka M, Katayama Y, Fukui S, Morimoto K, Nakano T, Tokuda S, Morimoto Y, Iwasaku M, Kaneko Y, Uchino J, Yoneda K, Yano S, Sakai T, Takayama K.
  • Journal Title: Cancer Lett Volume: 522 Pages: 119-128
  • DOI: 10.1016/j.canlet.2021.09.018.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The combination of cigarette smoking and alcohol consumption synergistically increases reactive carbonyl species in human male plasma (2021)
  • Author(s): Mure K, Tomono S, Mure M, Horinaka M, Mutoh M, Sakai T, Ishikawa H, Wakabayashi K.
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 22 Pages: -
  • DOI: 10.3390/ijms22169043.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel RAF/MEK inhibitor CH5126766/VS-6766 has efficacy in combination with eribulin for the treatment of triple-negative breast cancer (2021)
  • Author(s): Ono H, Horinaka M, Sukeno M, Morita M, Yasuda S, Nishimoto E, Konishi E, Sakai T.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 112 Pages: 4166-4175
  • DOI: 10.1111/cas.15071.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 延命草成分オリドニンはp38とNF-kBを介して老化関連分泌現象を阻害する (2022)
  • Author(s): 安田周祐, 堀中真野, 飯泉陽介, 後居和佳奈, 助野真美子, 酒井敏行
  • Organizer: 第21回分子予防環境医学研究会大会
• [Presentation] EGFR-T790M変異陽性肺がんの生物学的特徴に関する基礎的検討 (2021)
  • Author(s): 片山勇輝, 西岡直哉, 大倉直子, 森本健司, 谷村恵子, 堀中真野, 酒井敏行, 矢野聖二, 山田忠明
  • Organizer: 第25回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [Presentation] ALK肺癌におけるALKとHER3の共阻害による新たな治療戦略 (2021)
  • Author(s): 谷村恵子, 山田忠明, 米田和恵, 堀中真野, 酒井敏行, 上原久典, 矢野聖二, 片山量平
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Patent(Industrial Property Rights)] ＲＢ活性化食品組成物 (2022)
  • Inventor(s): 酒井 敏行、堀中 真野、増田 光治
  • Industrial Property Rights Holder: 京都府公立大学法人、築野食品工業株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2022-036535