2023 Fiscal Year Annual Research Report

Targetting aggresome formation in metastatic breast cancer cells

Research Project

Project/Area Number	20K08970
Research Institution	Tokyo Medical University
Principal Investigator	風間宏美東京医科大学, 医学部, 助手 (00339350)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	川原玄理東京医科大学, 医学部, 准教授 (40743331) 宮原か奈東京医科大学, 医学部, 講師 (90532391)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	乳癌細胞 / 小胞体ストレス / ROS / HDAC6 / プロテアソーム
Outline of Annual Research Achievements	難治性乳癌胞株であるMDA-MB231、MDA-MB468、SKBR3に、実臨床で使われているプロテアソーム阻害剤であるボルテゾミブ(BTZ)と、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤であるリコリノスタット(RCS)を同時に添加すると、単剤添加と比較して相乗的な殺細胞効果を認めた。Annexin-V陽性/PI陰性細胞の出現ならびにcaspase-3の活性化が弱いことから、古典的アポトーシス経路を介さない細胞死誘導が示唆された。一方で、ERAI-XBP1-Venusプローブを用いた小胞体（ER）ストレス経時的定量解析法から、両薬剤併用で顕著にERストレス負荷が増大することが明らかとなった。これを裏付けるように、透過型電子顕微鏡による観察においてERの膨化が観察され、ERストレス負荷を示すタンパク質GRP78、p-PERK、p-eIF2α、p-IRE1αの発現も上昇していた。また、RCSとBTZの併用によりROS産生が顕著に上昇するが、ROSのscavengerの存在下では、ERストレス負荷、殺細胞増強効果の全てがほぼ完全にキャンセルされた。また、シクロヘキサミド処理や、Rpl21遺伝子ノックダウンによる翻訳抑制では、2剤併用によるERストレス、ROS産生、および殺細胞増強効果を全て抑制した。以上のことから、ER内のS-S結合形成時に発生するROSが、この細胞死に関与していることが示唆された。しかしながら、ER内でタンパク質のS-S結合を形成するPDIと共役しH2O2を産生する酵素ERO1、NOX4をそれぞれノックダウンしたが、BTZ+RCS処理によるROS産生は減少せず、現在までにROS産生を直接行う分子の同定には至っていない。以上より、両薬剤併用において、翻訳に伴う小胞体内のROS産生亢進とERストレス負荷が相互に連関して、強力な乳癌細胞死を誘導していると考えられた。