Development of novel treatment targeting mTOR pathway Raptor in HPV-related head and neck cancer

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K18318
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 上原 貴行 琉球大学, 医学部, 委託非常勤講師 (00644402)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: HPV関連頭頸部癌 / mTOR / Raptor

Outline of Annual Research Achievements

HPV関連頭頸部癌に関する我々の過去のin vitro研究では、細胞増殖シグナルの一つであるPI3K/Akt/mTOR経路に関連して、mTOR阻害剤の効果がHPV非関連癌より関連癌で有意に高く、かつmTORの腫瘍促進効果において重要なmTORC1の構成因子としてしられているRaptorの発現が亢進していることを同定した。これを踏まえ、我々はmTORおよびRaptorを標的として関連した細胞内シグナル伝達経路の解析と、併せて阻害剤やRaptorに対する直接の遺伝子ノックダウンの手法を用いることで特異的なシグナル伝達系の解析および将来的に新規の分子標的治療の開発を目的として研究を計画した。
研究方法の計画・進捗：HPV関連頭頸部癌におけるｍTOR/Raptorに関連した細胞内シグナル伝達系の解析として、先行研究からRaptorが高発現しているHPV16感染頭頸部癌細胞株UMSCC047と低発現のSAS細胞株にmTOR阻害剤(テムシロリムス)およびRaptorに対するsiRNAを用いノックダウンを行い、mTORの下流シグナルの解析をWestern blottingアッセイにて解析し、併せて細胞増殖やアポトーシスに関する解析を計画した。阻害剤を用いた実験については、mTORアナログ製剤であるテムシロリムスのみでは高容量になるとnegative feedbackによりAkt経路などの細胞増殖経路を活性化することが懸念されるため、別の作用機序を持つmTOR阻害剤（PLD阻害剤）による効果をWST-1や細胞周期・アポトーシス解析実験にて検討している。現在、RaptorのsiRNAとノックダウンについては試薬準備は済みで準備を整えているところである。また阻害剤およびsiRNAに併せて、既存治療薬のCisplatinおよびEGFR阻害剤を併用した抗腫瘍効果についても解析を予定している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

先行研究の追試にあたり、頭頸部癌細胞株においてHPVの感染の有無に問わずmTOR阻害剤として用いていたmTORアナログ剤のテムシロリムスが用量依存的に高容量になるとAkt経路などのnegative feedback作用を介して細胞増殖抑制効果が減弱することが確認された。そのため、mTOR阻害剤でより腫瘍抑制効果を高めうる方法としてmTOR阻害作用とAkt経路のfeedback気候の阻害効果も併せ持ったPLD阻害剤（Troin-1,2）の併用下の有効性試験（in vitro)を先行して行い、至適条件を定めた上でRaptor siRNAを用いた実験へと進む計画とした。そのため、当初の計画より若干の遅れを生じている。また併せて新型コロナ感染による影響もあり。

Strategy for Future Research Activity

現在mTOR阻害剤を複合で用いた抗腫瘍効果についてin votroでの有効性試験を進めており、WST-1試験で指摘条件を検討している。その結果を元にHPV関連頭頸部癌においてより特異性の高い抗腫瘍効果のメカニズムについての分子解析などを進めていく。これと併せてsiRNA
でのRaptorの選択的阻害による事象の解析についても進めていく。

Causes of Carryover

4年計画での2年目の時期であり、実験関連の諸経費を使用しても残高が生じたため次年度に繰り越したうえで使用を計画していく。