2021 Fiscal Year Research-status Report
The role of cGAS-STING pathway in cancer maintenance and metastasis
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19K07759
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| Research Institution | Nippon Medical School |
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Principal Investigator |
上原 郁野 日本医科大学, 先端医学研究所, 助教 (50434139)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | cGAS-STING経路 / IFN beta / IFN alpha / cancer stem cell |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん抑制遺伝子p53欠損のマウス線維芽細胞(MEF)では、DNA損傷刺激により、修復できないDNAが細胞質に蓄積することでcGAS-STING経路が活性化し、I型インターフェロン(IFN)の産生亢進がみられるメカニズムを明らかにした。さらに、p53欠損MEFに活性型のHras V12 を発現させると、幹細胞マーカーSox2の発現が非常に亢進しsphere形成能を持つが、IFNAR1とp53両欠損MEFにHrasV12を発現させた細胞株では、sphereは形成するものの、Sox2の発現が抑制されることを明らかにした。よって、IFNはSox2の発現を介して、幹細胞の維持に関与している可能性が示された。
がん細胞の維持におけるcGAS-STING経路の役割を、DNA損傷刺激時にIFNを産生し、sphere形成能のあるHCC827で検討を行った。HCC827はsphere形成時にIFNを産生しており、IFN刺激によりsphereの維持に必要なIL-6、IL-8、Glut3などの遺伝子群の発現が亢進することを明らかにした。またDNA損傷刺激時にはDNase2の発現が下がり、cGAS-STING経路が活性化しIFNが産生されていることもわかった。さらに、STING阻害剤であるH-151刺激により、形成されるsphereが小さくなり、sphereの維持に必要な遺伝子群のmRNAレベルでの発現低下を確認できた。
さらに、HCC827へのIFN刺激時やDNA損傷刺激時に、免疫寛容に関連するPD-L1の発現も誘導されていることを明らかにした。この現象は、H-151刺激時では抑制された。
以上の結果から、抗がん剤などのDNA損傷刺激が与えられた癌細胞は、IFNを産生することにより、癌幹細胞の産生を促し、PD-L1の発現誘導することで、がん細胞として生き残るようなシグナルを発していることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、もう一つの研究テーマである急性肺炎の抗炎症剤に関わる研究成果の論文発表に時間を要してしまったのと、本課題の研究に関連し、がん幹細胞の転写因子の影響を確認するために、細胞質-核内輸送に関する核内輸送タンパク質importinの阻害剤であるIvermectinを細胞に作用させたところ、予想外の結果が得られ、その研究にも時間を割いたため、相対的に本研究にあてる時間が少なくなってしまった。
また、C57BL6マウス由来のメラノーマ細胞B16F10細胞のIFNレセプターであるIFNAR1をノックダウンした細胞を作成し、C57BL6マウスに皮下移植してIFNシグナルの効果の確認を試みたが、腫瘍形成にあまり差が見られなかった。この原因として、レセプター発現量を低下させてもIFNシグナルが動いてしまうようなので、今後はIFNAR1を完全にノックアウトするか、STING阻害剤H151を作用させるなどして、同様の実験を行いたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. マウスを用いた実験を引き続き行う。腫瘍細胞におけるcGAS-STING経路やIFNのin vivoでの作用を解析するために、C57BL6由来のB16F10メラノーマ細胞と転移性肺がん細胞Lewis Lung Carcinoma(LLC)細胞について、野生型のマウス及びIFNAR1欠損マウスに皮下移植（B16F10）や尾静脈移植(LLC)し、経時的にSTING阻害剤H-151を投与した際の皮下への腫瘍形成や肺への転移の影響を確認する。また、B16F10やLLC細胞でのIFNAR1欠損株を作成し、同様にマウスに移植し、経時的に皮下への腫瘍形成や肺転移の影響を確認する。
2. 昨年度に解析を行ったadherent MEFでのRNA sequenceの結果をもとに、IFNが関与する幹細胞の維持に関わる遺伝子群を網羅的に解析して、幹細胞維持に関与する新規シグナルを同定する。さらにHCC827などの癌細胞に関しては、sphereについて同様にRNA sequenceを行い、IFNが関与する幹細胞の維持に関わる遺伝子群を網羅的に解析する。
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| Causes of Carryover |
マウスでの腫瘍形成や転移を確認する実験を昨年度中に終了することができず、今年度も継続して行う予定であり、このためのマウス購入、飼育及び試薬費用として繰越している。また、残予算でsphereでのRNA Sequenceの受託研究を予定している。
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