2019 Fiscal Year Research-status Report
エネルギー代謝を標的にした転移浸潤性膀胱癌に対する新規抗癌剤の開発
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19K09687
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| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
金 哲將 滋賀医科大学, 医学部, 非常勤講師 (10204968)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 寛一 滋賀医科大学, 医学部, 非常勤講師 (30176440)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 膀胱癌 / ワールブルグ効果 / ピルビン酸脱水素酵素キナーゼ4 / クリプトタンシノン / 上皮間葉転換 / βカテニン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
癌細胞では、好気的環境下でも解糖系によるエネルギー産生が優位となるグルコース代謝シフト（ワールブルグ効果）が生じている。われわれは、解糖系の制御の標的としてピルビン酸からアセチルCoAへの反応を抑制して解糖系を亢進するピルビン酸脱水素酵素キナーゼ4 (PDK4)に着目した。PDKは、ミトコンドリアに局在するピルビン酸脱水素酵素(PDH)をリン酸化することにより不活化する。新規PDK4阻害剤クリプトタンシノンは、ヒト膀胱癌細胞株(T24, J82)で10-20μMの低濃度でPDHのリン酸化を抑制すること確認した。クリプトタンシノンがどのような分子機構で膀胱癌細胞に抗腫瘍活性を示すか検討した。クリプトタンシノンは膀胱癌細胞に対して、三次元(3D)スフェロイド形成・細胞浸潤能抑制作用を示す。抗腫瘍活性の分子機構の検討では、Aktリン酸化を抑制することによりmTOR系(S6K・4E-BP1・S6リン酸化)を抑制すること、併せてβカテニンのリン酸化抑制から、Nカドヘリンを抑制し上皮間葉転換(EMT)抑制作用を示した。またCD44・EpCAMを抑制し癌幹細胞性も抑制することを確認した。アポトーシスは誘導されていなかった。これらの分子機構により、クリプトタンシノンは膀胱癌細胞に対して細胞増殖活性の抑制、浸潤能抑制、EMT抑制、癌幹細胞性の抑制を示すと考えられた。これを検証する目的で、膀胱癌細胞株を用いPDK4をsiRNAでノックダウンし検討を加えたところ、3Dスフェロイド形成・細胞浸潤能を抑制した。分子機構の解析でもAktリン酸化、βカテニンリン酸化、EMT、mTOR、癌幹細胞性をクリプトタンシノンと同様に抑制することを確認した。
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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
ヒト膀胱癌細胞株(T24とJ82)を用いて、クリプトタンシノンが新規PDK4阻害剤となりうることを、in vitroの実験系を用いて示した。また、クリプトタンシノンは、ヒト膀胱癌細胞に対して細胞増殖活性・3Dスフェロイド形成能・細胞浸潤能を抑制し、癌化形質を抑制する活性を有することが確認できた。一方、分子機構の検討では、EMT(N-cadherin)、mTOR(S6K、4E-BP1、S6)、癌幹細胞性(CD44、EpCAM)など、種々の癌関連分子機構を抑制し、多彩なメカニズムに関与することが示された。PDK4をノックダウンするsiRNAの実験系でも、クリプトタンシノン処理で得られた実験に合致する結果が得られており、in vitro実験の検証も問題ないと考えている。今後、in vitroの実験系で得られた結果をもとに、in vivoの実験系で検証することが必要になる。これまでに、膀胱癌細胞株J82細胞を用いて、ヌードマウスへの皮下接種による腫瘍形成、尾静脈からの癌細胞接種による肺転移実験系、脾臓への癌細胞接種による肝臓転移の実験系を試みたが、いずれの系でも腫瘍の形成が確認できなかった。今後in vivoの実験系での検討が課題となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
in vitroの実験結果について、これまでにPDK4をsiRNAでノックダウンし検証を加えた。今後EMTに関与すると考えられる、βカテニンのsiRNA実験を行い、細胞浸潤能、細胞増殖活性、3Dスフェロイド形成能に検討を加える。つぎに、確認できている分子機構であるEMT、mTOR、癌幹細胞性とβカテニンとの関連にも検証を加える。いまのところ、細胞周期に関与した部分についての検討は行っていない。今後、他の実験と並行してRbやサイクリンD1といった、細胞周期に関与する基本的な分子について、クリプトタンシノンの作用につき検討を加える。現在、in vivoの実験系がうまく確立できていない。今後別の膀胱癌細胞株を用いた実験系、すでにわれわれが確立しているヒト膵臓癌細胞株(SUIT-2)によるヌードマウスを用いた膵癌同所性モデルでの実験系で、クリプトタンシノンの抗腫瘍および抗浸潤・転移作用について検討を加える。また、同時に各種臓器をクリプトタンシノン処理実験終了後、病理組織学的に検討し、薬剤副作用についても検討を加える。さらに、これらin vivoマウス実験系を用いて、作用点の異なる既存の抗がん剤との併用で相乗的な腫瘍抑制効果や毒性軽減が可能かについても検討する。
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[Journal Article] Antitumor activity of potent pyruvate dehydrogenase kinase 4 inhibitors from plants in pancreatic cancer.2019
Author(s)
Tambe Y, Terado T, Kim CJ, Mukaisho KI, Yoshida S, Sugihara H, Tanaka H, Chida J, Kido H, Yamaji K, Yamamoto T, Nakano H, Omura S, Inoue H
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Journal Title
Mol Carcinog
Volume: 58
Pages: 1726-1737
DOI
Peer Reviewed
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