2019 Fiscal Year Research-status Report
Understanding of the mechanism of gastric carcinogenesis by the development of the system that visualizes dynamics of the planar cell polarity within gastric epithelial organoids
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19K05945
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高橋 昌史 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (00624496)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | CagA / Helicobacter pylori / 平面内細胞極性/PCP極性 / PAR1b/MARK2 / 頂底細胞極性/A-B細胞極性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘリコバクター・ピロリ（ピロリ菌）の胃内慢性感染は、胃がんなどの胃粘膜病変の発症と密接に関わることが知られている。今日までに、私たちは細菌性癌タンパク質として知られるピロリ菌の病原因子CagAが、胃上皮細胞の増殖異常および腸型分化転換を引き起こすこと、さらにはCagAを発現する遺伝子組み換えマウスが胃がんを自然発症することを報告してきた。本研究で私はCagAの新規病原活性を探索するために、アフリカツメガエルの初期胚にCagAの異所性発現を行い、CagA発現胚が原腸陥入不良・神経管閉鎖障害・二分脊椎といったWnt-PCP(Planar Cell Polarity・平面内細胞極性)シグナル伝達異常時に観察される発生異常と形態的に類似した胚発生異常を呈することを見出した。この結果をもとに、CagAを発現させたヒト胃上皮培養細胞を用いて免疫沈降実験を行い、CagAがWnt-PCPシグナル経路の主要構成分子と細胞内で複合体を形成することを明らかにした。さらに、CagAの部位欠失型改変分子を用いて、この複合体形成に不可欠なCagAの分子内責任領域を特定し、複合体形成能を欠失した改変型CagAは野生型CagAとは対照的にツメガエル初期胚に発生異常を惹起しないことを示した。これら一連の実験結果は、ピロリ菌の病原因子CagAが、細胞内足場タンパク質の機能をハイジャックすることで、Wnt-PCPシグナル伝達を撹乱／不活化する新規事実を示唆している。以上の知見は、2019年度の研究成果として、第78回 日本癌学会学術総会において演題発表により公開しました。翌年度以降は、上記で得られた知見などを手がかりとして、胃上皮組織の平面内細胞極性を評価するシステムの開発を継続し、健常胃上皮組織ならびにピロリ菌感染／CagA発現胃上皮組織における平面内細胞極性動態の可視化を実現することを目指す。
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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
正常の上皮組織に存在する細胞極性として、平面内細胞極性(PCP極性)に加えて、これと直交する方向に極性形成される頂底細胞極性(Apical-basal polarity・A-B細胞極性)が知られている。この両細胞極性の間には相互に他を制御し合う分子機構の存在が示唆されており、上皮細胞極性さらには正常上皮組織の形成および維持に重要な役割を担うと考えられている。これに関して、本研究で取り組む「CagAによる平面内細胞極性の撹乱」に加えて、今日までに私たちはピロリ菌の病原因子CagAタンパク質が頂底細胞極性の主要制御キナーゼPAR1b(MARK2)を活性阻害することを報告している。この事実に着目して、2019年度は、CagAによるPAR1bの活性阻害が平面内細胞極性の制御系に干渉する可能性を検討した。上皮細胞におけるPAR1bの下流シグナルの解析を進めたところ、PAR1bがHippoシグナル伝達経路の制御キナーゼとして知られるMST1/2を抑制することを明らかにした[Ooki et al, Dev Cell 2019; 第78回 日本癌学会学術総会]。Hippoシグナル伝達経路は、細胞-細胞間接着を制御の起点としたがん抑制性のシグナル経路として知られ、接着増殖阻害(Contact inhibition)の制御を介して上皮組織内における細胞の振る舞いを決める重要な細胞内シグナルである。このような背景から、Hippoシグナル経路が上皮細胞極性の制御機構と機能的な連関を持つ可能性も考えられる。したがって、翌年度以降は、PAR1b-Hippoシグナル系を介した頂底細胞極性の異常が、平面内細胞極性の制御系に干渉する可能性も視野に入れて研究を進めていきたいと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
１. 哺乳動物の胃上皮組織における平面内細胞極性の動態を観察する。
マウス／ヒトで同定されている約20種類のWnt遺伝子の中から、胃上皮組織において平面内細胞極性の誘起に関わると推察されるWnt分子種を選定する。胃上皮組織におけるmRNA発現プロファイルをもとに、上記Wntリガンドの受容を担うFzd受容体の候補を推定する。マウス／ヒトの胃腺管(in vivo試料)あるいは胃上皮オルガノイド／シート(ex vivo試料)の免疫組織化学染色・免疫蛍光染色を行い、Wnt-PCPシグナル経路の主要分子の細胞内分布を観察する。In vivo観察系あるいはex vivo観察系で平面内細胞極性の動態を可視化できる蛍光レポーターを作製する。この蛍光レポーターを用いた観察系により、胃上皮組織の平面内細胞極性の形成・維持に責任を担うWntリガンド-Fzd受容体を特定する。
２. CagAがWnt-PCPシグナル伝達を撹乱する分子メカニズムを明らかにする。
CagA発現試料とCagA非発現対照試料の間で、Wnt-PCPシグナル経路の主要分子の細胞内分布を比較する。また、同試料を用いた共免疫沈降実験およびウェスタンブロット解析を行うことで、CagAとWnt-PCP経路主要分子の間の結合がどのような機構を介してWnt-PCPシグナル伝達を障害するか解析する。PAR1bおよびHippoシグナルの機能欠損(Loss-of-function)を行い、CagAによる平面内細胞極性障害にPAR1b-Hippoシグナル系が関与し得るか検討する。
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Research Products
(5 results)
