Targeting mitochondrial fatty acid transportation as novel therapy for Bcl-2 inhibitor resistant leukemia

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K07867
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: 佐藤 一也 自治医科大学, 医学部, 講師 (60382917)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神田 善伸 自治医科大学, 医学部, 教授 (30334379) ; 冨永 薫 自治医科大学, 医学部, 教授 (20265242) ; 遠藤 仁司 自治医科大学, 医学部, 教授 (50221817)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 脂肪酸 / 白血病 / ベネトクラクス / CPT1 / カルニチン

Outline of Annual Research Achievements

・脂肪酸代謝阻害条件として、透析血清でヒト白血病細胞株を培養し、脂肪酸を添加すると細胞増殖を促すことを確認した。また、BCL-2阻害剤（ベネトクラクス）による抗腫瘍効果は脂肪酸添加条件では減弱することを見いだし、脂肪酸代謝の亢進がBCL-2阻害に対する耐性機序に関与している可能性が示唆された。同様に、FABP4阻害剤（BMS309403）を添加すると、BCL-2阻害剤による細胞死の誘導は低下することを見いだし、脂肪酸輸送経路を阻害することでBCL-2阻害剤の抗腫瘍効果を増強し、薬剤耐性を解除しうる可能性が示唆された。

・以上のin vitroでの実験結果を検証するべく、カルニチン合成酵素であるBBOX-1を欠損したNSGマウスにヒト白血病細胞株を静注してCDXモデルを作成し、脂質ミトコンドリア輸送の阻害によって腫瘍の進行やマウスの生存に与える影響を評価した。また、マウスにBCL-2阻害剤を投与し、脂質ミトコンドリア輸送の阻害によって治療反応性が増強するかどうか、野生型のNSGマウスと比較実験を行い、腫瘍の進行と生存とを調べた。腫瘍細胞株にMOLM14細胞を用いた条件下ではあきらかな違いはなかった。

・実験結果を検証するべく、CRISPR/Cas9によるゲノム編集により、CPT1遺伝子をノックアウトしたCPT-1 KO MOLM14細胞を作成し、野生型MOLM14細胞の移植と比較し、脂肪酸代謝の阻害が腫瘍の増殖や転移形式に与える直接的な影響について調べた。また、マウスにBCL-2阻害剤を投与して、CPT-1 KO細胞で治療効果が向上するかどうか比較したが、いずれもあきらかな違いはなく、脂質ミトコンドリア輸送経路の阻害による影響は確認できなかった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

人的資源の予期しない不足（研究室に所属する大学院生の留学、ラボランチンの病休、退職）及び資材、試薬の入荷遅延

Strategy for Future Research Activity

・腫瘍細胞のエネルギー代謝への依存性は細胞株によって大きな違いがあり、一部の腫瘍では脂肪酸代謝が阻害されても解糖やアミノ酸代謝などの他の代謝経路にエスケープすることで、エネルギー枯渇による細胞死を回避している可能性がある。酸化的リン酸化への依存性が高いとされる他の細胞株（HL60細胞）で移植実験を行う。


・腫瘍は生着した骨髄微小環境において、ストローマ細胞との代謝ネットワークを構築し、低酸素、低栄養への適応力を獲得している可能性がある。皮下注での担癌モデルを作成し、腫瘍とストローマとの微小環境が腫瘍代謝に与える影響を排除した条件でBBOX-1 KOとWTマウスとの比較を行う。また、BCL-2阻害剤の治療効果の比較を行う。