2020 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 / 上皮間葉転換 / βカテニン / クリプトタンシノン / ワールブルグ効果 / ピルビン酸脱水素酵素キナーゼ４ |
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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。新規PDK4阻害剤クリプトタンシノン(CPT)は、ヒト膀胱癌細胞株(T24, J82)で、三次元(3D)スフェロイド形成・細胞浸潤能抑制作用を示す。また、分子機構の解析でもβカテニン、EMT、mTOR、癌幹細胞性を抑制することを確認してきた。この結果を踏まえ、in vivoの実験系による検討を加えた。ヒト膀胱癌細胞を用いた実験系が確立できなかったため、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、CPTの抗腫瘍・抗転移活性について検討を加えた。膵臓腫瘍はCPT治療グループで、コントロールグループに比較して有意に腫瘍容積は小さく、腹膜播種腫瘤の数も有意に少ないことから、in vivoの実験系でもCPTの抗腫瘍・抗転移活性が確認できた。加えて各種臓器を病理組織学的に検討したが、明らかなCPTによる副作用は確認できなかった。SUIT-2膵腫瘍をβカテニンによる免疫組織化学で検討すると、CPT治療グループで有意に発現が抑制されており、in vitroの結果に合致する結果であった。T24細胞を用いEMTに関与すると考えられる、βカテニンのsiRNA実験では、細胞浸潤能、3Dスフェロイド形成能が抑制された。分子機構の検討では、EMTに関連するN-cadherinの抑制作用は確認されたが、mTOR、癌幹細胞性の抑制作用は確認できず、βカテニンの下流にはN-cadherinが存在するが、mTORや癌幹細胞性とは別経路であることが確認できた。
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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(CPT)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。CPT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)、βカテニン、mTOR(S6K、4E-BP1)、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を示した。PDK4をノックダウンするsiRNA実験では、先に示したEMT(N-cadherin)、βカテニン、mTOR(S6K、4E-BP1)、癌幹細胞性(CD44)など、種々の癌関連分子機構をCPT同様に抑制することが確認でき、CPTのPDK4阻害剤としての活性に合致する結果であった。つぎに、βカテニンをノックダウンするsiRNAの実験系で、βカテニンがN-cadherinの上流に存在し、EMTをコントロールしていることが確認できた。In vivo実験系として、ヌードマウスでの膵臓癌細胞株SUIT-2による膵癌同所性モデルを用いた。CPTは、コントロールグループと比較して有意に膵臓腫瘍増殖抑制、腹膜播種抑制作用を示すことを確認することができた。βカテニンによる膵臓腫瘍の免疫組織学的検討で、CPTグループは、コントロールに比較してβカテニンの発現が明らかな抑制されており、in vitroの結果に合致するものであった。また、病理組織学的検討から、各種臓器に薬剤によると考えられる、副作用は確認できなかった。このように、CPTの抗腫瘍作用が、in vitro、in vivoの実験系を元に確認することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
CPTの膀胱癌細胞での分子機構の検討では、EMT(N-cadherin)、βカテニン、mTOR(S6K、4E-BP1)、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を示した。しかし、siRNAを用いたノックダウン実験で、βカテニンがN-cadherinの上流にあることは示したが、他のシグナル経路との関係は明らかにできていない。Akt、mTOR、Erk等の阻害剤を用い、各種シグナル経路の関係を明らかにしていきたい。βカテニンは、転写活性・ユビキチン化などの多彩な活性を有するが、それには細胞内での局在やリン酸化部位の違いなど、複雑なメカニズムが関与している。CPTによるβカテニン抑制のメカニズムを明らかにする目的で、ウエスタンブロット分析を用い、細胞内での局在や各種リン酸化の状態に解析を加える。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FACS分析や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、CPTの作用につき検討を加える。加えてアポトーシスの関与についても、検討を加える予定である。
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Research Products
(3 results)
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[Journal Article] Single short retention instillation of pirarubicin prevents intravesical recurrence of low-risk non muscle invasive bladder cancer2021
Author(s)
Susumu Kageyama, koki Maeda, Shigehisa Kubota, Tetsuya Yoshida, Takashi Osafune, Yutaka Arai, Hiroki Soga, Zenkai Nishikawa, Yuji Sano, Keita Takimoto, Chul Jang Kim, Tokuhiro Chano, Akihiro Kawauchi
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Journal Title
in vivo
Volume: 35
Pages: 1141-1145
DOI
Peer Reviewed
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