Glycolytic oscillations and their synchronization in cancer cells and astrocytes

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H04205
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 62010:Life, health and medical informatics-related
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: Amemiya Takashi 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (60344149)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中田 聡 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (50217741) ; 山口 智彦 明治大学, 研究・知財戦略機構(中野), 特任教授 (70358232) ; 渡邉 昌俊 三重大学, 医学系研究科, 教授 (90273383)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: がん細胞 / アストロサイト / 解糖系振動 / 同期現象 / スフェロイド

Outline of Final Research Achievements

We have studied glycolytic oscillations and their synchronization in cancer cells and astrocytes. We observed the oscillations in HeLa cervical, DU145 prostate, and MAD-MB-231 breast cancer cells in monolayers as wells as HeLa cells in spheroids. Adjacent HeLa cells in spheroids exhibited no synchronization as revealed by the order parameter for synchronization. Astrocytes exhibited spike-like behavior upon addition of glucose, however exhibited no sustained oscillations under some conditions such as addition of glutamate in the extracellular solution.

Free Research Field

非線形科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

振動や同期は生命現象に広く見られ，重要な生物学的機能を有している。解糖系振動は細胞のエネルギー代謝過程でみられる細胞レベルの生物学的振動の一つであり，これまで酵母細胞や膵臓のβ細胞などで観察されてきた。本研究では，がん細胞も解糖系振動を起こすことを1細胞レベルではじめて明らかにした。がん細胞の種類や形態によって振動の特徴が異なることなどを明らかにした。特に，振動周波数が高いがん細胞ほど5年生存率や治療抵抗性などで判断される悪性度が高いことを示した。がん細胞と同様に解糖系を活発に利用するアストロサイトにおいても解糖系振動の特徴が明らかになれば脳機能との関連の解明につながることが期待される。