細胞老化におけるアポトーシス抵抗性の分子基盤の解明とその阻害方法の探索

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24650625
• Research Institution: Japanese Foundation for Cancer Research
• Principal Investigator: 原 英二 公益財団法人がん研究会, がん研究所がん生物部, 部長 (80263268)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 細胞老化 / アポトーシス / 発がん

Outline of Annual Research Achievements

細胞老化を起こした細胞（老化細胞）がアポトーシス抵抗性を示す分子メカニズムの解明とその阻害方法の開発を目指した研究を行い、以下の研究結果を得た。
（１）前年度までに単離した老化細胞において発現レベルが上昇し、ノックダウンすることで老化細胞にアポトーシスを誘導できる遺伝子について更に詳細な解析を行った結果、これらの遺伝子をノックダウンすると正常細胞もアポトーシスを起こしやすくなるため、創薬の分子標的には適さないことが分かった。
（２）線維芽細胞を用いて活性化型Rasにより細胞老化を誘導させる前後でアポトーシス誘導能に大きな変化が見られる低分子化合物を化合物ライブラリーを用いてスクリーニングした。その結果、ある特定のヒストン修飾に関わる酵素に対する阻害剤がヒットした。更にスクリーニングを続けた結果、同じ酵素に対する別の阻害剤がヒットしたため、これら阻害剤の共通の標的分子を（ヒストン修飾酵素）を活性化型Rasにより細胞老化を誘導した線維芽細胞においてノックダウンしたところ、効率よくアポトーシスを誘導できることが確認された。また、活性化型Ras以外にも放射線、DNA損傷性薬剤、または分裂寿命により細胞老化を誘導した場合にも同様の結果が得られた。更に線維芽細胞以外にも網膜色素上皮細胞においても同様の結果が得られたため、このヒストン修飾酵素が細胞老化に共通してアポトーシス抵抗性を示す原因分子の一つと考えられた
（３）上記ヒストン修飾酵素を阻害することで発現レベルが変化する遺伝子群をRNAシークエンス法により同定することに成功した。今後、これらの遺伝子産物を標的とすることでより特異性が高いアポトーシス誘導法の開発に繋がる可能性が期待される。

Research Products

• [Journal Article] In vivo imaging models of bone and brain metastases and pleural carcinomatosis with a novel human EML4-ALK lung cancer cell line. (2015)
  • Author(s): Nanjo S, Nakagawa T, Takeuchi S, Kita K, Fukuda K, Nakada M, Uehara H, Nishihara H, Hara E, Uramoto H, Tanaka F, and Yano S.
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 106 Pages: 244-252
  • DOI: doi: 10.1111/cas.12600.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evidence for a CDK4-dependent checkpoint in a conditional model of cellular senescence. (2015)
  • Author(s): Brookes S, Gagrica S, Sanij E, Rowe J, Gregory FJ, Hara E, and Peters G.
  • Journal Title: Cell Cycle Volume: 14 Pages: 1164-1173
  • DOI: doi: 10.1080/15384101.2015.1010866.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dysregulation of the Bmi-1/p16Ink4a pathway provokes an aging-associated decline of submandibular gland function. (2015)
  • Author(s): Yamakoshi K, Katano S, Iida M, Kimura H, Okuma A, Ikemoto-Uezumi M, Ohtani N, Hara E, and Maruyama M.
  • Journal Title: Aging Cell Volume: 12337 Pages: 1-9
  • DOI: doi:10.1111/acel.12337.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ablation of the p16INK4a tumour suppressor reverses ageing phenotypes of klotho mice. (2015)
  • Author(s): Sato, S., Kawamata, Y., Takahashi, A., Imai, Y., Hanyu, A., Okuma, A., Takasugi, M., Yamakoshi, K., Sorimachi, H., Kanda, H., Ishikawa, Y., Sone, S., Nishioka, Y., Ohtani, N. and Hara, E.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8035 Pages: 1-10
  • DOI: doi:10.1038/ncomms8035
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crosstalk between the RB-pathway and AKT signalling forms a Quiescence-Senescence switch. (2014)
  • Author(s): Imai, Y., Takahashi, A., Hanyu, A., Hori, S., Sato, S., Naka, K., Hirao, A., Ohtani, N., Hara, E
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 7 Pages: 194-207
  • DOI: doi: 10.1016/j.celrep.2014.03.006.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Obesity and cancer: a gut microbial connection. (2014)
  • Author(s): Ohtani N, Yoshimoto S, and Hara E.
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 74 Pages: 1885-1889
  • DOI: doi: 10.1158/0008-5472.CAN-13-3501.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Necessary and sufficient role for a mitosis skip in senescence induction (2014)
  • Author(s): Johmura, Y., Shimada, M., Misaka, T., Naiki-Ito, A., Miyoshi, H., Motoyama, N., Ohtani, N., Hara, E., Nakamura, M., Takahashi, S. and Nakanishi, M.
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 55 Pages: 73-84
  • DOI: doi: 10.1016/j.molcel.2014.05.003.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An essential role for senescent cells in optimal wound healing through secretion of PDGF-AA. (2014)
  • Author(s): Demaria, M., Ohtani, N., Youssef, S.A., Rodier, F., Toussaint, W., Mitchell, J.R., Laberge, R.M., Vijg, J., Van Steeg, H., Dollé, M.E.T., Hoeijmakers, J.H.J., de Bruin, A., Hara, E. and Campisi, J.
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 31 Pages: 722-733
  • DOI: doi: 10.1016/j.devcel.2014.11.012.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞老化の発がん制御における役割 (2015)
  • Author(s): 原 英二
  • Organizer: ヒューマンサイエンス総合研究セミナー
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-01-13 – 2015-01-13
  • Invited
• [Presentation] The roles of cellular senescence in aging and cancer (2014)
  • Author(s): Akiko Takahashi & Eiji Hara
  • Organizer: 日本分子生物学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化による発がん制御 (2014)
  • Author(s): 原 英二
  • Organizer: 肺リモデリング研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-11-08 – 2014-11-08
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化反応の生体内イメージング (2014)
  • Author(s): 大熊敦史、大谷直子、山越貴水、原 英二
  • Organizer: 日本生化学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-17
  • Invited
• [Presentation] Crosstalk between the Rb-pathway and AKT signaling forms a Quiescence- Senescence switch (2014)
  • Author(s): Eiji Hara
  • Organizer: 日本癌学会コアシンポジウム
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化と癌：細胞老化の功罪 (2014)
  • Author(s): 原 英二
  • Organizer: 高遠・分子細胞生物学シンポジウム
  • Place of Presentation: 長野県伊那市
  • Year and Date: 2014-08-28 – 2014-08-29
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化と炎症 (2014)
  • Author(s): 原 英二
  • Organizer: 日本動脈硬化学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-07-10 – 2014-07-12
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化と炎症 (2014)
  • Author(s): 原 英二
  • Organizer: 炎症・再生医学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 沖縄県名護市
  • Year and Date: 2014-07-01 – 2014-07-03
  • Invited
• [Presentation] The roles and mechanisms of cellular senescence (2014)
  • Author(s): Eiji Hara
  • Organizer: 日本基礎老化学会国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知県大府市
  • Year and Date: 2014-06-26 – 2014-06-27
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化と発癌 (2014)
  • Author(s): 原 英二
  • Organizer: 日本臨床分子医学会 シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-04-12 – 2014-04-13
  • Invited