2021 Fiscal Year Annual Research Report
Dissecting the systemic regulation of tumor-suppressive cell competition
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20H00515
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井垣 達吏 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (00467648)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞競合 / がん / ショウジョウバエ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
頂端-基底極性が崩壊した上皮細胞は過剰に増殖して腫瘍を形成するが、周囲を正常細胞に囲まれると細胞競合により排除される。これまで、競合する極性崩壊細胞と正常細胞の間の細胞動態が解析されてきたが、生体内環境がいかにして細胞競合誘発の有無を決定するのかは不明であった。我々は最近、ショウジョウバエ個体内のインスリンペプチドの循環量が上昇した状態（高インスリン血症）では細胞競合が起こらず、極性崩壊細胞が過剰に増殖して腫瘍を形成することを見いだした。さらにそのメカニズムとして、極性崩壊細胞は通常タンパク質合成能が低下し細胞競合によって排除されるが、高インスリン血症の状態では極性崩壊細胞のインスリン感受性が亢進してタンパク質合成能が上昇し、これにより細胞競合が破綻して腫瘍化することがわかった。そこで本研究では、①極性崩壊細胞がタンパク質合成を低下させるメカニズム、②極性崩壊細胞が生体内循環インスリンレベルの上昇に応答してインスリン感受性を亢進させるメカニズム、および③タンパク質合成の増大が細胞競合の敗者－勝者逆転現象を引き起こすメカニズムの３点を明らかにすることを目的とする。これまでの本研究において、極性遺伝子scribのノックダウン細胞（極性崩壊細胞）クローンをショウジョウバエ複眼原基にモザイク状に誘導して細胞競合を誘導し、変異クローン内にCRISPR-Cas9ノックアウト系統ライブラリーを用いて任意の遺伝子変異をホモ接合に導入するスクリーニング系を構築した。そこで令和３年度は、本スクリーニング系を用いてモディファイヤースクリーニングを実施した。そして、scribノックダウン細胞の排除を抑制する複数のサプレッサー変異系統を単離することに成功した。さらに、これらの変異系統の遺伝学的解析から、scribノックダウン細胞のタンパク質合成レベルを変化させるものを見いだした。
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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
上記①ー③を明らかにするためには、まずこれらの現象に必要な遺伝子群をショウジョウバエ遺伝学的スクリーニングにより網羅的に単離・同定することが効率的であると考えられる。令和３年度は、これまでに構築済みの遺伝学的スクリーニング系において、CRISPR-Cas9ノックアウト系統ライブラリーを用いてスクリーニングを実施した。その結果、細胞競合を抑制する複数のサプレッサー変異系統を単離することに成功し、さらにその中から極性崩壊細胞内のタンパク質合成レベルを変化させるものを見いだした。以上の経過から、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、遺伝学的スクリーニングにより得られたサプレッサー系統について遺伝学的解析をさらに進め、極性崩壊細胞がタンパク質合成を増大させ細胞競合の敗者－勝者逆転現象を引き起こすメカニズムを明らかにする。一方、この解析と並行して、極性崩壊細胞がタンパク質合成を低下させるメカニズム、および極性崩壊細胞のタンパク質合成能を変化させる種々のシステミック因子の解析を進める。これまでに、ショウジョウバエ個体の細菌感染が極性崩壊細胞のタンパク質合成能を変化させることを見いだしており、そのメカニズムの遺伝学的解析を進める。
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