肥満による発癌促進機構の解明とその予防法開発への応用

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26250028
• 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): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 癌 / 遺伝子 / 微生物

Outline of Annual Research Achievements

（１）肥満により腸内細菌叢が変化する分子機構の解明
昨年までに我々は肥満に伴い肝がんの発症率が増加する原因の一つとして、二次胆汁酸を産生する腸内細菌が異常増殖することをマウスを用いた実験から明らかにしていた。今回、我々は肥満に伴い何故腸管に二次胆汁酸を産生菌が増加するのかを明らかにすべく、肥満に伴い増加す二次胆汁酸産生菌の単離を試みた。残念ながら目的とする菌(肥満に伴い増加す二次胆汁酸産生菌)は難培養性菌であるため、未だ単離培養には至っていないが、ようやく目的とする菌をin vitroで濃縮できる培養条件を見出すことに成功した。今後はこの培養条件を用いて単離培養を試みる予定である。
（２）二次胆汁酸によるSASP誘導機構の解明
培養肝星細胞を用いた実験により二次胆汁酸により活性酸素種(ROS)の産生が亢進し、DNA損応答が起こることがSASPの誘導に必要であることを見出した。更に、Toll様受容体を介したシグナルもSASPの誘導に重要であることを見出した。今後、DNA損傷応答とToll様受容体シグナルがどのように相互作用してSASPを誘導するのかを明らかにして行く予定である。
（３）SASPによる発癌促進機構
SASPによる発癌促進機構の詳細を明らかにするには肝臓のオルガノイド培養が必要である。我々はSASP同様、肥満に伴う肝癌の発症に必要なras遺伝子の変異を導入する方法を検討した結果、生後５日目にDMBAを処理したマウスから８週間後に肝臓のオルガノイド培養することでras遺伝子に変異を持った肝臓のオルガノイドを培養することに成功した。今後はこのオルガノイドに様々なSASP因子を投与することで起こる変化を指標にSASPによる発癌促進機構の解明を目指す。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

目的とする菌が難培養性菌であるため。しかし、当初目的としたステージには至っていないが、その前段階までは来ており、次年度の進展が期待される。

Strategy for Future Research Activity

（１）「肥満により腸内細菌叢が変化する分子機構の解明」
に関しては、今回我々が見出した培養方法を用いて単離培養を試みると同時に、目的の菌が全体の50%以上を占めるようになった段階でメタゲノムを行い、ゲノム配列の解読を目指す。
（２）「二次胆汁酸によるSASP誘導機構の解明」
に関しては、次世代シークエンサーやプロてオーム解析を駆使することで二次胆汁酸が引き起こす細胞内シグナル変化の全容解明を目指す。
（３）「SASPによる発癌促進機構」
に関しては、確立したras遺伝子に変異を持つ肝臓のオルガノイド培養系にRNAiライブラリーやケミカルライブラリーを用いた解析を組み合わせることでSASPによる肝発癌誘導機構の解明を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Ablation of the p16 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, Hara E
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 6:7035. Pages: 1-10
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms8035.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dysregulation of the Bmi-1/p16 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, Maruyama M.
  • Journal Title: Aging Cell Volume: 12337 Pages: 1-9
  • DOI: doi: 10.1111/acel.12337.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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, Peters G.
  • Journal Title: Cell Cycle Volume: 14 Pages: 1164-1173
  • DOI: doi: 10.1080/15384101.2015.1010866.
  • Peer Reviewed
• [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, Yano S.
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 106 Pages: 244-252
  • DOI: doi: 10.1111/cas.12600.
  • 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 SA, Rodier F, Toussaint W, Mitchell JR, Laberge RM, Vijg J, Van Steeg H, Dollé ME, Hoeijmakers JH, de Bruin A, Hara E, Campisi J.
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 31 Pages: 722-733
  • DOI: doi: 10.1016/j.devcel.2014.11.012.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Necessary and sufficient role for a mitosis skip in senescence induction. (2014)
  • Author(s): Johmura Y, Shimada M, Misaki T, Naiki-Ito A, Miyoshi H, Motoyama N, Ohtani N, Hara E, Nakamura M, Morita A, Takahashi S, Nakanishi M.
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 55 Pages: 73-84.
  • DOI: doi: 10.1016/j.molcel.2014.05.003.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crosstalk between the Rb pathway and AKT signaling 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: 10 Pages: 194-207.
  • DOI: doi: 10.1016/j.celrep.2014.03.006.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Gut microbiota and fatty liver disease (2015)
  • Author(s): Eiji Hara
  • Organizer: Gut microbiota for health world summit 2015
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2015-03-14 – 2015-03-15
  • Invited
• [Presentation] Obesity and cancer: a gut microbial connection (2014)
  • Author(s): Eiji Hara
  • Organizer: 日本免疫学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-12
  • 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
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化と発癌：腸内細菌の関与について (2014)
  • Author(s): 原英二
  • Organizer: 日本肥満学会
  • Place of Presentation: 宮崎市
  • Year and Date: 2014-10-23 – 2014-10-25
  • 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
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-17
  • Invited
• [Presentation] Relationship between obesity, gut microbiome and HCC development (2014)
  • Author(s): Eiji Hara
  • Organizer: Falk Gastro-Conference
  • Place of Presentation: Freiburg, Germany
  • Year and Date: 2014-10-08 – 2014-10-11
  • 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
  • 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: 2014-07-11 – 2014-07-12
  • Invited
• [Presentation] 細胞老化と炎症 (2014)
  • Author(s): 原 英二
  • Organizer: 日本炎症・再生医学会
  • 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] Obesity-induced gut microbial metabolite promotes liver cancer via senescence secretome (2014)
  • Author(s): Eiji Hara
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia Conference
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2014-05-19 – 2014-05-23
  • 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
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-04-12 – 2014-04-13
  • Invited