2020 Fiscal Year Research-status Report
腫瘍の臓器向性転移における血管の役割とその分子機構
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19K07674
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
小林 美穂 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (50630539)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エクソソーム / 血管不安定化 / 内皮間葉移行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題については、代表者の所属変更により頭頸部扁平上皮がん細胞及び頭頸部扁平上皮がん臨床検体等を得ることが容易になったため、実験対象を頭頸部扁平上皮がんとして臓器向性とエクソソームとの関係について解析している。頭頸部がんにおいては多くがリンパ節転移することが知られているが、遠隔転移として好発する血行性の肺転移の予後は極めて悪く、肺転移はリンパ節転移を介して起こると考えられている。頭頸部がんに含まれる口腔がん細胞においてTGF-βは予後不良因子として知られており、上皮間葉移行（EMT）を引き起こすことで増悪化を誘導し、内皮細胞においては内皮間葉移行（Endothelial-Mesenchymal Transition: EndoMT）を引き起こすことでがん関連線維芽細胞の形成や血管不安定化を誘導する。がん由来エクソソームが遠隔転移先の血管を不安定化させることで臓器向性に寄与していることが報告されているが、エクソソームとEndoMTとの関連には不明な点が多く残されている。従って、口腔がん細胞由来エクソソームが血管内皮細胞のEndoMTに及ぼす影響を明らかにすることを目的として研究を進めた。その結果、口腔がん細胞由来エクソソームは、血管内皮細胞のEndoMTを誘導し、それはTGF-β刺激によりEMTを起こした口腔がん細胞から得られたエクソソームの方が顕著に誘導していた。更に、口腔がん細胞由来エクソソームは血管内皮細胞のモノレイヤーシートにおいて局所的に細胞間接着の崩壊を招き、周囲は血管バリアが強いのに対して特定の場所にのみ大きな隙間を生じさせるという特徴的な変化をもたらした。従って、口腔がん細胞由来エクソソームは局所的に血管内皮細胞のEndoMTを誘導することで血管のバリア機能を特定の場所で低下させ、臓器向性転移を亢進させる役割を果たすのではないかと示唆された。
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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
申請者の所属変更により、頭頸部扁平上皮がん細胞及び頭頸部扁平上皮がん臨床検体等を得ることが容易になったのと、所属変更先の研究室では既に頭頸部扁平上皮がん細胞を用いたエクソソームの単離や解析方法を確立しているため、その点では条件検討等の必要が無くなり、予定よりも早期に機能解析を進めることが出来た。また、計画当初は高転移性大腸がん細胞亜株と親株との比較を通して研究を実施する予定であったが、変更後の所属研究室では既にin vitroにおける悪性化誘導としてTGF-βによるEMT誘導の実験系を確立していたため、本研究課題でもTGF-βを用いた。その結果、TGF-βによりEMTが誘導されて悪性化したがん細胞ではエクソソーム量が変化していることや、そのエクソソームは血管内皮モノレイヤーの特徴的な形態変化を誘導する能力も高いという成果を得ることが出来た。これは、in vitroでのがん悪性化獲得であっても、そのがん細胞から放出されるエクソソームを解析することで血行性転移に関わるかどうかを予想出来ると考えられ、当初予想もしなかった良い成果を得ることが出来た。更に、血管内皮モノレイヤーに対して口腔がん細胞由来エクソソームは局所的に大きな穴を開けるような特徴的な形態変化を誘導することが明らかとなった。この特徴的な形態変化は、血流に乗って移動するがん細胞が、ある特定の場所だけで血管外へ溢出するという臓器向性転移につながると考えられる。そしてこの様な血管内皮モノレイヤーの形態変化はEndoMTにより誘導されていることが明らかになり、今後の研究遂行を促進させるための手がかりを得ることが出来た。これらのことから、本研究課題は現在までに概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
口腔がん細胞由来のエクソソームは、口腔がん細胞自体の悪性化や血管内皮細胞の形態変化を誘導するという成果が得られたため、その分子機構について解析を進めてきた。その結果、口腔がん細胞由来のエクソソームはEMTやEndoMTの誘導を通して、それぞれ口腔がん細胞の悪性化とした運動能の促進や血管不安定化を導く形態変化を引き起こすことが明らかとなった。更に、TGF-βによりEMTが誘導されて悪性度が増した口腔がん細胞由来のエクソソームの方が、これら現象を誘導する能力が高いことが分かった。興味深いことに、これら口腔がん細胞由来エクソソームは、TGF-βシグナルターゲット因子の発現には影響しなかったことから、エクソソームに付着したTGF-βがこのような現象を誘導しているのでは無いと考えられた。従って今後は、TGF-βによりEMTが誘導された口腔がん細胞由来のエクソソームに含まれる何がこれらを誘導するのか、その「重要因子X」をエクソソームのRNA-seq解析により探索し、特に血管内皮細胞に及ぼす影響の原因となるものを同定・機能解析に進める予定である。研究代表者の所属研究室は既に、RNA-seqのデータ解析に必要なソフトウェアや解析方法を保持しているため、エクソソームに含まれる「重要因子X」の同定は可能だと想定される。そしてこれら解析を通して、口腔がんの悪性化に伴い放出されるエクソソームが、どのように血管不安定化を誘導することで、血行性転移に寄与しているのかを明らかにする。
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