Basic construction for medical treatment of oral cancer by controlling of metal-binding protein expression utilizing optogenetics

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K10151
• Research Institution: Matsumoto Dental University
• Principal Investigator: 十川 紀夫 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (30236153)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今村 泰弘 松本歯科大学, 歯学部, 講師 (00339136) ; 十川 千春 広島工業大学, 生命学部, 教授 (10253022) ; 宮崎 育子 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 講師 (40335633) ; 村上 聡 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70385219) ; 荒 敏昭 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (90387423)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: メタロチオネイン / 口腔がん / 亜鉛

Outline of Annual Research Achievements

メタロチオネイン(MT)は，生体内で亜鉛と結合し，生体亜鉛濃度の恒常性維持，および調節に関わっている低分子量の金属結合タンパク質である。 亜鉛は，多くの酵素において活性中心をなす金属であり，また，転写因子の機能発現においても重要であることから，亜鉛の細胞内調節は癌の発症，増殖および転移に関与している可能性が示唆されている。しかし，亜鉛が癌細胞増殖に関与する機序の詳細は未だ明らかになっていない。
2020年度の検討により，HSC-4においてMT-4遺伝子発現が亜鉛代謝に関与している可能性を示唆する結果が得られたことから，2021年度は2020年度末に策定した研究推進方策に従い，既構築したMT-4発現ベクターを亜鉛感受性が異なるヒト舌癌細胞HSC-4およびヒト歯肉癌細胞Cas9－22に遺伝子導入し，その結果として認められる亜鉛トランスポーター遺伝子の発現変動を，real time RT-PCR法にて比較・検討した。
その結果，両細胞において，細胞質内外に亜鉛を移動させる亜鉛トランスポーター(ZnTおよびZIP)のいくつかの遺伝子が，亜鉛添加およびMT-4導入による発現変動を示したが，これら遺伝子の発現変動を総括すると，亜鉛添加およびMT-4遺伝子導入によりZIP2, ZIP4およびZIP10の発現減少とZnT9の発現増加が誘導されるとの結果が得られた。これまでの両細胞における細胞増殖に対する影響と併せ考えると，これら亜鉛トランスポーターの発現変動がMT-4や亜鉛を介した細胞増殖に関与している可能性が強く示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新規MT-4発現ベクターの構築が遅れており，既構築したMT-4発現ベクターを用いた亜鉛トランスポーターmRNA発現変動実験を優先実施したため。

Strategy for Future Research Activity

引き続き新規MT-4発現ベクターの構築を試行するとともに，siRNAなどを利用して，ZIP10の発現抑制の効果を検討する。また， 光遺伝学的遺伝子発現ベクターの操作と癌細胞増殖に対するイオン流入の効果を事前検証する目的で，チャネルロドプシンなど既存の光遺伝学的イオンチャネルの使用を考慮する。

Causes of Carryover

新規MT-4遺伝子発現ベクターの構築が遅れており，発現ベクター構築後に実施予定であった検討が遅れているため。
引き続き新規MT-4発現ベクターの構築を試行するが，光遺伝学的遺伝子発現ベクターの操作と癌細胞増殖に対するイオン流入の効果を事前検証する目的で，チャネルロドプシンなど既存の光遺伝学的イオンチャネルの使用を考慮する。