2021 Fiscal Year Research-status Report
IFNγによる腫瘍微小環境の代謝改変メカニズムの解明
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21K15505
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
西田 充香子 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (60844644)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | メトホルミン / 腫瘍微小環境 / 代謝 / IFNγ / 腫瘍浸潤CD8T細胞 / 腫瘍免疫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに我々はメトホルミンによる免疫治療によって腫瘍浸潤CD8 TILs (CD8 TILs)の代謝は上昇し、腫瘍細胞の代謝は低下するという現象を見出した。さらに治療によりCD8 TILs のIFNγ産生が増加しており、代謝変化を誘導している因子は活性化されたCD8 TILsから分泌されるIFNγではないかと考え検討を行ってきた。事実、in vitro で腫瘍細胞にIFNγを処置した際の代謝能を評価したところ、解糖能ならびにミトコンドリア代謝が低下していた。そこで本研究ではまず、B16-fucci(WT腫瘍)並びにB16-fucciδIC (IFNγR1シグナル欠損腫瘍)を用いた腫瘍移植実験を行った。興味深いことにメトホルミンによる免疫治療の抗腫瘍効果はIFNγR1シグナル欠損腫瘍では消失し、さらにCD8 TILsのIFNγ産生能ならびに増殖も低下していた。また、IFNγ産生には解糖系が亢進することが重要であることからグルコースのトランスポーターであるGlut-1 発現も確認したところ、IFNγR1シグナル欠損腫瘍では治療をおこなってもCD8 TILsにおけるGlut-1の発現上昇は見られなかった。さらに腫瘍細胞自身においてはCD8TILsとは逆の反応を示し、IFNγR1シグナル欠損腫瘍のGlut-1 発現は上昇すなわち解糖能は常に高く、治療抵抗性になっていた。このことからメトホルミンによる免疫治療効果にIFNγならびに腫瘍細胞のIFNγR1シグナルが関わっていることがin vivo で証明された。また、in vitro においてIFNγ処置時の代謝関連分子のタンパク発現をウエスタンブロッティングで確認したところ、WT腫瘍とIFNγR1シグナル欠損腫瘍では解糖系ならびにミトコンドリア機能に関わる分子のタンパク発現に大きな違いがあることも明らかとなってきた。
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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
IFNγR1シグナル欠損腫瘍を用いた腫瘍移植実験ならびに腫瘍浸潤リンパ球(TIL) 解析はおおむね終了し、そこで得られた結果は一部、本年度にアクセプトされた論文にも発表することができた。さらにIFNγR1シグナル欠損腫瘍ではIFNγによって変動する代謝関連分子の発現パターンがWT腫瘍と異なっていることもウエスタンブロッティングの結果から明らかとなってきた。さらにその結果からIFNγによる腫瘍細胞の代謝制御に関与している可能性のある候補分子をいくつかリストアップすることが出来た。現在、それらの候補分子の関与を遺伝子学的解析によって証明しているところである。また、メトホルミンによる免疫治療時の腫瘍塊のシングルセル解析からも代謝制御に関与する分子の同定も同時に行っていたが想定よりやや時間がかかっており、次年度でしっかり進めていきたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究でIFNγによる腫瘍細胞の代謝制御に関与している可能性のある候補分子をリストアップすることが出来た。これらの分子の関与を証明するためにsiRNAを用いた検討が必須となったため、それらのsiRNA を準備し、現段階で、in vitro 実験系で関与分子のノックダウン腫瘍細胞（KD 腫瘍細胞）樹立する条件が確定したため、今後、それぞれのKD腫瘍細胞でIFNγによる腫瘍細胞の代謝変化がどのように変化するかシーホースアナライザーならびにウエスタンブロッティングを用いた解析を進める。候補分子が確定した際にはさらにshRNAを用いた安定株を樹立しその分子のin vivo における代謝制御の関与を調べる予定だが、in vivoのサンプルはシーホースアナライザーならびにウエスタンブロッティングでは代謝評価が難しいため、in vivo 実験に関してはフローサイトメトリーやメタボライト解析を用いて検討をする。さらに近年、代謝制御にはエピジェネティクス制御も重要であるとの報告もあることから、メトホルミンによる免疫治療時の腫瘍塊のATAC-seq 解析も行い、IFNγによる腫瘍微小環境の代謝改変に関わる分子のその詳細な代謝制御メカニズムについても今後、明らかにしていく予定である。
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[Journal Article] Mitochondrial reactive oxygen species trigger metformin-dependent antitumor immunity via activation of Nrf2/mTORC1/p62 axis in tumor-infiltrating CD8T lymphocytes.2021
Author(s)
Nishida M, Yamashita N, Ogawa T, Koseki K, Warabi E, Ohe T, Komatsu M, Matsushita H, Kakimi K, Kawakami E, Shiroguchi K, Udono H.
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Journal Title
Journal for immunotherapy of cancer
Volume: 9
Pages: e002954
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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