2013 Fiscal Year Research-status Report
新たな癌研究アプローチの試み～ミトコンドリア呼吸鎖は新規治療標的となりうるか？
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25450442
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中川 貴之 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (40447363)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 犬乳腺癌 / ミトコンドリア呼吸鎖 / AMPK / メトホルミン |
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| Research Abstract |
申請者らは薬剤スクリーニングの結果よりミトコンドリア呼吸鎖複合体阻害薬(Mitochondrial Respiratory Complex Inhibitors; MRCIs)の犬乳腺癌の高悪性度細胞株に対する強い抗腫瘍効果を見出し、当初はsuperoxide産生活性が高い細胞集団の関与を想定、検討していたが、活性酸素種の定量結果からMRCIsの抗腫瘍効果と活性酸素種の産生には関連がないことが示唆された。
そこでミトコンドリア呼吸鎖抑制によるATP産生への影響を検討したところ、MRCIsが好気的なATP産生量を減少させそれに続くAMPKの活性化が細胞増殖を抑制していることが示唆された。しかしAMPK阻害剤の存在下ではCHMp-13a株(低悪性度、MRCIs低感受性)ではMRCIsによる細胞増殖抑制効果がほぼ消失しAMPK依存的であったのに対し、CHMp-5b株(高悪性度、MRCIs高感受性)ではその細胞増殖抑制とAMPK阻害剤の有無に関連はみられずAMPK非依存的と考えられた。
また臨床応用可能なMRCIsを探索する中で糖尿病治療薬メトホルミン(ミトコンドリア呼吸鎖I阻害薬)に着目した。メトホルミンは他のMRCIs同様にCHMp-5bの増殖を強く抑制し、またその細胞増殖抑制効果はCHMp-13aでAMPK依存的、CHMp-5bでAMPK非依存的であった。さらにCHMp-5bを用いた免疫不全マウス移植モデルにおいて、メトホルミン投与は原発腫瘍径を有意に抑制した。
申請者らのこれまでの研究結果は、MRCIsが抗腫瘍効果を発揮する作用機序として、活性酸素種の産生増加やATPの減少に伴うAMPKの活性化ではない、新たなメカニズムの存在を示唆している。また申請者らはメトホルミンが臨床応用可能なMRCIsとなる可能性を見出した。
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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
当初は高悪性度株がMRCIsへの感受性が高い理由としてsuperoxide高産生ポピュレーションが活性酸素種の産生量増加に対して脆弱である、と仮説を立てていたが、厳密な定量によって使用濃度帯ではMRCIsが活性酸素種の過剰産生を引き起こしていないことが判明した。
しかし、申請者らはMRCIsがROSの変化ではなくATPの減少を起こすことを発見し、高感受性株と低感受性株の間でその後のAMPK依存的な細胞増殖抑制の度合いが異なることが示唆された。そこで現在ではMRCIs添加に対する細胞の反応として起こるAMPK依存的な経路、AMPK非依存的な経路を明らかにし、それらと細胞の悪性度との関連を検討している。
また申請者らはすでに臨床応用可能なMRCIsとしてメトホルミンの抗腫瘍効果を確認している。そのため当初の仮説及び計画からは変更が生じているが、MRCIs感受性の違いと悪性度との関連を作用機序の面から検討する、という観点からはおおむね順調に進行しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請者らのこれまでの研究結果から、MRCIsが高感受性株に対して抗腫瘍効果を発揮する作用機序として、活性酸素種の産生増加やATPの減少に伴うAMPKの活性化ではない、新たなメカニズムを明らかにすることが今後の新たな課題となっている。
そこでMRCIsがCHMp-5b細胞においてAMPK非依存的に細胞増殖抑制活性を引き起こすメカニズムを探索し、それと腫瘍細胞としての悪性度との関連を検討する。具体的にはCHMp-5bをMRCIsによって処理したのちにmRNAを抽出し、microarrayを行いMRCI未処理サンプルと比較することで、変化する細胞内パスウェイを網羅的に探索する。Microarrayで得られた知見を基に、それらの変化した細胞内経路が実際にMRCIsの標的となっているか、どのようなメカニズムで抑制または亢進され細胞増殖抑制に関連しているのかを検討する。また、それらの細胞内経路が腫瘍細胞の悪性度に関与しているかどうかを腫瘍幹細胞性及び上皮間葉転換の観点から検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
MRCIsによる細胞増殖活性抑制効果が当初想定していた活性酸素種によるものではなくまたAMPK非依存的に起こっていることが明らかとなった。次年度においてその増殖活性抑制効果の作用機序を明らかにすべく網羅的な解析が必要であり、当該年度にて行う予定であった活性酸素種に関する研究に対する費用を網羅的解析に用いるために次年度使用額が発生した。
MRCIsがCHMp-5b細胞においてAMPK非依存的に細胞増殖抑制活性を引き起こすメカニズムを探索するために、MRCIs処理したCHMp-5bからmRNAを抽出し、cDNA-Microarrayを行いMRCI未処理サンプルと比較することで、変化する細胞内パスウェイを網羅的に探索する。Microarrayで得られた知見を基に、それらの変化した細胞内経路が実際にMRCIsの標的となっているか、どのようなメカニズムで抑制または亢進され細胞増殖抑制に関連しているのかを検討する。また、それらの細胞内経路が腫瘍細胞の悪性度に関与しているかどうかを腫瘍幹細胞性及び上皮間葉転換の観点から検討する予定である。
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