生体イメージングに基づいたがん細胞外小胞による脂肪分解機構の解析

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K07016
• Research Institution: Aichi Cancer Center Research Institute
• Principal Investigator: 疋田 智也 愛知県がんセンター(研究所), 腫瘍制御学分野, 主任研究員 (20600935)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 細胞外小胞 / がん / イメージング / 脂肪 / 代謝

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、がんEVの脂肪代謝への脂肪褐色化・分解への関与を明らかにすると共に、その機能発現に至る分子機構を解明することを目的とする。褐色脂肪細胞には多くのミトコンドリアが存在し、エネルギー代謝活性化により脂肪分解が誘導されることから、がん細胞由来EVを介したミトコンドリア移入が脂肪分解の引き金になっているのではと考え解析を開始した。EVはその形成過程や大きさの違いからエクソソーム(exosome)とマイクロベシクル(microvesicle: MV)に大別されるため、どちらが脂肪分解に重要であるか検討を行なった。細かな条件設定を行い両分子を分離回収した結果、1) ミトコンドリアはMVを介して分泌されること、2) 脂肪細胞3T3-L1へのMV添加では脂肪分解を誘導できないことが、本年度の解析により明らかとなった。3T3-L1細胞は脂肪前駆細胞であり、この細胞から分化誘導した脂肪細胞は白色脂肪細胞ではなく、多数の脂肪滴を有する褐色脂肪細胞様の形態学的特徴を示す。そのため、褐色化誘導を評価する系としては不適切であると考え、膜成熟性アディポサイト凝集培養（MAAC：Membrane Mature Adipocyte Aggregate Cultures）法を用いてマウスから成熟化した白色脂肪細胞を単離培養する方法を構築した。現在、この初代培養系を用いてミトコンドリア豊富ながん細胞由来MVに脂肪分解作用があるかを検討中である。
一方で、がん細胞由来EVが集積した脂肪組織では交感神経線維が発達し、その数も明らかに増加していることを見出した。近年、がん細胞由来EVが腫瘍の自律神経支配を制御することが明らかとなったため、脂肪へのEV集積は自律神経支配を介して脂肪分解を誘導するのではないかと考えた。現在、この可能性についても解析を開始したところである。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

当初、脂肪の褐色化・分解はがん細胞由来EVを介したミトコンドリア移入により誘導されると予測していたが、3T3-L1細胞へのEV添加では脂肪分解は起こらなかった。そのため、当初の研究計画の見直しを行う必要性が出てきたが、がん細胞由来EVが集積した脂肪組織では交感神経線維が発達し、その数も明らかに増加していることを見出した。現在、交感神経とがん細胞由来EVとの関連性について研究を開始したところである。このように計画の見直しを行なったため、現在までの進捗状況としては遅れていると評価した。

Strategy for Future Research Activity

3T3-L1細胞ではなく膜成熟性アディポサイト凝集培養（MAAC：Membrane Mature Adipocyte Aggregate Cultures）法を用いてマウスから成熟化した脂肪細胞を単離培養する方法を構築し、この初代培養系を用いてミトコンドリア豊富ながん細胞由来MVに脂肪分解作用があるかを検討する。その一方で、脂肪組織における交感神経の活性化は、褐色化に伴う脂肪分解を誘導することが知られているため外科的または薬剤による交感神経除去により、がん細胞由来EVによる脂肪分解が抑制されるかについても検討を行う。また神経の関連が示唆された場合は、神経細胞や脊髄後根神経節（DRG:dorsal root ganglion)を用いて、がん細胞由来EVが神経伸長作用を示すかどうかを検討すると共に、マルチオミクス解析によりEVの機能推定を行い、神経伸長や脂肪分解への関与やその分子メカニズムについて明らかにする。

Causes of Carryover

本年度の解析に必要な物品は全て購入できたが、端数として10,601円の残額が生じた。次年度の解析に必要な物品購入や学会発表などの旅費に計上して使用する予定である。