2022 Fiscal Year Research-status Report
Invasiveness of cancer cells regulated by compressive stress
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21K07141
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石原 誠一郎 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (10719933)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | がん / 浸潤 / 圧縮ストレス / メカノバイオロジー / CAF |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん細胞の浸潤はがん患者の予後不良に強く相関する．がん細胞は生体内で圧縮ストレスを受けるが，圧縮ストレスが浸潤能に与える影響は不明である．先行研究から圧縮ストレスは浸潤を誘導する遺伝子の発現を上昇させることが示唆されている．しかし細胞に圧縮ストレスを与える既存の方法では，圧縮ストレスを与えながら浸潤を解析することができなかった．そのため圧縮ストレスによりがん細胞の浸潤能が上昇することを示す直接的な証拠はこれまで得られていなかった．昨年度までに圧縮ストレスを培養細胞に与える実験系を確立した．それにより，（1）圧縮ストレスにより膵がん細胞株において増殖抑制が起こることを明らかにした，（2）圧縮ストレスにより，細胞内pHの低下，亜鉛濃度の上昇によってMMP1の発現が増加することを見出した．今年度はさらなる解析を進めて下記を明らかにした．
1．圧縮ストレスにより増殖に寄与するE2F関連遺伝子の発現が低下することを見出した．また増殖マーカーであるKi67の発現が圧縮ストレスにより低下することを発見した．
2．圧縮ストレスによりがん関連線維芽細胞（CAF）のサブタイプが変化することを見出した．がん促進性CAFのマーカーであるGrem1などは圧縮ストレスにより発現増加し，一方がん抑制性CAFのマーカーであるMeflinは圧縮ストレスにより発現低下することを明らかにした．このことから，圧縮ストレスはCAFを介してがんを進行させる可能性が示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
1．圧縮ストレスを受けたがん細胞の表現型の解析を目指した．ヒト膵がん細胞株であるAsPC1細胞では，圧縮ストレスを与えたのちに浸潤能には変化がないようにみえたが、圧縮条件下では細胞増殖が抑制されることが明らかとなった．また別の膵がん細胞株であるKP4は圧縮ストレスにより浸潤性の形態になることを見出している．同じがん種でも細胞により圧縮ストレスに対する表現型の変化に違いがある可能性があるため，今後はその点に着目して研究を進める．
2．圧縮ストレスにより発現または活性が誘導される分子の同定を目指した．これまでに圧縮ストレスがAsPC1細胞にてMMP1の発現を上昇させることを発見した．これは圧縮ストレスにより細胞内の体積が減少し、pHが低下することで亜鉛濃度が上昇し，シグナル分子であるErkが活性化することにより生じていた．現在これらの研究成果をまとめて論文のRevise中である．
さらにCAFについても検証を行った．マウスの間葉系間質細胞に圧縮ストレスを与えたところ，がん促進性CAFのマーカーであるGrem1やCCL2の発現が増加することを見出した．一方，がん抑制性CAFのマーカーであるMeflinの発現は圧縮ストレスにより減少した．このことから，圧縮ストレスはがん抑制性CAFを減少させ，がん促進性CAFを増加させることでがんの進行に寄与する可能性を見出した．今後はその詳細な分子メカニズムを解析する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
1．圧縮ストレスを受けたがん細胞の表現型をより詳細に解析する．圧縮前後のさまざまながん細胞株を位相差顕微鏡および蛍光顕微鏡で観察し形態の変化を解析する．特に浸潤に着目して検証を進める．これまでにいくつかの膵がん細胞株において，圧縮ストレスによりIL-8の発現が増加することを見出している．IL-8は浸潤に寄与することが報告されているため，今後は圧縮ストレスがIL-8の発現を介して膵がん細胞の浸潤能を促進させるかを検証する．さらに，IL-8の発現が圧縮ストレスにより上昇するメカニズムについても調べる．特に，亜鉛濃度や細胞内pHの変化に着目して研究を進める．
2．圧縮ストレスにより発現または活性が誘導される分子の同定を目指す．これまでに膵がん細胞株（AsPC1細胞）においてプロモーター領域にCREをもち，かつ膵がん患者の予後不良に相関する10の遺伝子を同定している．今後はマイクロアレイやRNA-seqの結果からGSEAなどを行って圧縮ストレスが引き起こす転写制御メカニズムを調べる予定である．
3．圧縮ストレスがCAFのサブタイプを変化させる機構を調べる．これまでに，圧縮ストレスはがん抑制性CAFを減少させ，がん促進性CAFを増加させることでがんの進行に寄与する可能性を見出している．今後はマイクロアレイおよびそれに引き続くGSEAにより候補として同定した，TGFbシグナルやNF-kB経路に着目し，これらのシグナル経路がCAFのサブタイプを変化させるかどうかを検証する．
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| Causes of Carryover |
実験の条件検討やデータ取得が予想以上に順調に進んだため、予定していたよりも少ない使用額で研究を進めることができた。次年度使用額は今年度に本研究をさらに推進させるために、細胞実験で用いる消耗品をはじめ研究に必要な予算に充てる予定である。また論文の出版を予定していたが、Reviseが予想よりも長くかかっている。当該年度に予定していた論文出版のための費用を次年度に持ち越す。
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Research Products
(8 results)
