腫瘍内圧とがん血管、リンパ管、細胞外マトリックスのメカノバイオロジー

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26350500
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 稲垣 純子 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 助教 (90271056)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣畑 聡 岡山大学, 保健学研究科, 教授 (90332791)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ADAMTS1 / がん内圧 / 細胞外マトリックス / 血管新生 / リンパ管新生

Outline of Annual Research Achievements

腫瘍組織内部の圧力（interstitial fluid pressure: IFP）は、未熟で透過性の亢進した血管と機能的でないリンパ管により容易に上昇する。IFP増大は、腫瘍血管・リンパ管を含む腫瘍組織および腫瘍を取り巻く細胞外マトリックスにも影響を及ぼしていると考えられる。今回、ヒト皮膚がん由来細胞A431を皮下移植した腫瘍内圧上昇モデルを用い、IFPが増大した腫瘍組織の増殖や血管新生・リンパ管新生にも関与すると考えられている細胞外マトリックス分解酵素特にADAMTS1の発現について検討した。また、ドレナージによりIFPを低下させた後の細胞外マトリックス分解酵素の発現についても検討した。ADAMTS1は血管新生のみならずリンパ管新生にも阻害効果を示すことが明らかになっているが、血流の強い血管において高い壁面せん断応力下で発現が増加することも報告されている。今回、IFPが増大した腫瘍組織では、がん細胞やがん間質内でADAMTS1が高発現していることが分かった。逆にIFPを低下させるとADAMTS1の発現は減少することも明らかになった。次に、in vitroでリンパ管内皮細胞に10 %の進展刺激をかけるとADAMTS1のmRNA発現量は約2~2.5倍に増加したが、リンパ管内皮細胞のマーカーであるリンパ管ヒアルロン酸レセプターLYVE-1の発現量は1/2から1/3に減少することが分かった。また、A431がん細胞に10%の進展刺激をかけるとリンパ管内皮細胞と同じようにADAMTS1のmRNA発現量が約2倍に増加することが分かった。
本解析のため、ドイツより日本学術振興会外国人特別研究員（欧米短期）としてホフマン博士を派遣し、共同研究を実施した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ドイツの日本学術振興会外国人特別研究員（欧米短期）であるホフマン博士との共同研究により、腫瘍内圧上昇モデルの解析も進み、また培養細胞進展システムの系もすでに整い、解析が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

昨年度に引き続き、マウス背部に移植した腫瘍片において内圧上昇と基底膜の破綻の関連を検討するため、IFPの変化で発現量が変化するADAMTS1マトリックス分解酵素に着目し、がん周囲のマトリックスによる圧負荷感受機構について、基底膜から細胞への情報伝達系、さらには血管新生・リンパ管新生への関連性から明らかにして行く。
まず、培養細胞伸展システムを用いて、A431あるいはA549がん細胞に伸展刺激を加え、発現上昇が認められるADAMTS1の発現調節メカニズムの解明を行うために、メカノセンサーと考えられているintegrin beta1、イオンチャンネルやVE-カドヘリン、PECAM1(CD31)、LYVE-1などの接着因子、さらに、VEGFA、VEGFC、bFGF、PDGF-BBなどの増殖因子のmRNA、タンパク質発現変化、および活性変化、さらには免疫組織学的な局在の解析を行い、メカニカルストレスとADAMTS1の転写発現および活性制御機構の解明を行う。
さらに、関連が示唆されるメカニカルストレス情報伝達関連分子のsiRNAやその阻害剤を用いて、培養細胞並びに担がんマウスモデル系で、腫瘍増殖およびがん血管新生・リンパ管新生への影響を検討する。

Research Products

• [Journal Article] Recombinant expression, molecular characterization and crystal structure of antitumor enzyme, l-lysine α-oxidase from Trichoderma viride. (2015)
  • Author(s): Amano M, Mizuguchi H, Sano T, Kondo H, Shinyashiki K, Inagaki J, Tamura T, Kawaguchi T, Kusakabe H, Imada K, Inagaki K.
  • Journal Title: J Biochem. Volume: 157 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1093/jb/mvv012
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ADAMTS1 inhibits lymphangiogenesis by attenuating phosphorylation of the lymphatic endothelial cell-specific VEGF receptor. (2014)
  • Author(s): Inagaki J, Takahashi K, Ogawa H, Asano K, Faruk Hatipoglu O, Cilek MZ, Obika M, Ohtsuki T, Hofmann M, Kusachi S, Ninomiya Y, Hirohata S.
  • Journal Title: Exp Cell Res. Volume: 323 Pages: 263-75
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2014.03.002.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Is Versicanolysis associated with tumor angiogenesis? (2015)
  • Author(s): Keiichi Asano, Junko Inagaki, Yuri Shoji, Matthias Hofmann, Takashi Ohtsuki, Aya Hirata, Teruyuki Kawadi, Yoshifumi Ninomiya, Satoshi Hirohata, Toshitaka Ohashi
  • Organizer: 第８回高度医療都市を創出する未来技術国際シンポジウム がん治療と診断のための分子標的研究最前線
  • Place of Presentation: 岡山市（岡山大学）
  • Year and Date: 2015-02-06 – 2015-02-06
• [Presentation] メカニカルストレスが細胞外基質およびマトリックス分解酵素へ与える影響 (2014)
  • Author(s): 平田 彩、大月 孝志、稲垣 純子、浅野 恵一、川地 輝幸、障子 友理、廣畑 聡、大橋 俊孝
  • Organizer: 17.第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜市（パシフィコ横浜）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] ADAMTS cleaved versican in tumor angiogenic area (2014)
  • Author(s): Keiichi Asano, Junko Inagaki, Matthias Hofmann, Teruyuki Kawadi, Aya Hirata, Yuri Shoji, Takashi Ohtsuki, Yoshifumi Ninomiya, Satoshi Hirohata
  • Organizer: American Society for Matrix Biology (ASMB) 2014
  • Place of Presentation: Marriott Key Center, Cleveland, Ohio
  • Year and Date: 2014-10-13 – 2014-10-15
• [Presentation] Decreased Sox9 mRNA Expression by Cytokine Stimulation Was Ameliorated by Hyaluronan in Chondrosarcoma Cells (2014)
  • Author(s): Takashi Ohtsuki, Satoshi Hirohata, Yuri Shoji, Keiichi Asano, Aya Hirata, Teruyuki Kawadi, Junko Inagaki, Kanae Kumagishi, Keiichiro Nishida, Toshitaka Oohashi, Aiji Ohtsuka
  • Organizer: American Society for Matrix Biology (ASMB) 2014
  • Place of Presentation: Marriott Key Center, Cleveland, Ohio
  • Year and Date: 2014-10-13 – 2014-10-15
• [Presentation] Perinatal Lethality in ADAMTS1 Deficient Mouse (2014)
  • Author(s): Satoshi Hirohata, Omer F Hatipoglu, Eriko Kusunoki, Takashi Ohtsuki, Junko Inagaki, Keiichi Asano, Yuri Shoji, Teruyuki Kawadi, Aya Hirata, Mehmet Z Cilek, Yoshifumi Ninomiya
  • Organizer: American Society for Matrix Biology (ASMB) 2014
  • Place of Presentation: Marriott Key Center, Cleveland, Ohio
  • Year and Date: 2014-10-13 – 2014-10-15
• [Presentation] ADAMTS1はVEGFCと結合してリンパ管新生を抑制する (2014)
  • Author(s): ③ 稲垣 純子、高橋 克之、小川 弘子、浅野恵一、Omer Faruk Hatipoglu、 Mehmet Zeynel Cilek、小比賀 真就、大月 孝志、Matthias Hofmann、 草地 省蔵、二宮 善文、廣畑 聡
  • Organizer: 第46回日本結合組織学会、第61回マトリックス研究会 合同学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋（ウインクあいち）
  • Year and Date: 2014-06-05 – 2014-06-07
• [Presentation] ヒアルロン酸短期投与によるラット変形性関節症モデルの関節軟骨保護効果の検討 (2014)
  • Author(s): ② 大月 孝志、廣畑 聡、障子 友理、浅野 恵一、平田 彩、川地 輝幸、稲垣 純子、熊岸 加苗、西田 圭一郎、二宮 善文
  • Organizer: 第46回日本結合組織学会、第61回マトリックス研究会 合同学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋（ウインクあいち）
  • Year and Date: 2014-06-05 – 2014-06-07
• [Presentation] 担がんマウスモデルにおけるバーシカン分解の解析 (2014)
  • Author(s): ① 浅野 恵一、稲垣 純子、マティアス ホフマン、川地 輝幸、平田 彩、大月 孝志、二宮 善文、廣畑 聡
  • Organizer: 第46回日本結合組織学会、第61回マトリックス研究会 合同学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋（ウインクあいち）
  • Year and Date: 2014-06-05 – 2014-06-07
• [Presentation] Inflammatory cytokine induced Hyaluronan synthases under hyaluronan treatment in human chondrosarcoma cell line OUMS-27 cells. (2014)
  • Author(s): ④ Ohtsuki T., Kawadi T., Hirata A., Asano K., Kusunoki E., Inagaki J., Kumagishi K., Nishida K., Ninomiya Y., Hirohata S.
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Mechanobiology (ISMB 2014)
  • Place of Presentation: 岡山（岡山大学）
  • Year and Date: 2014-05-20 – 2014-05-23
• [Presentation] ADAMTS1 inhibits lymphangiogenesis by attenuating phosphorylation of the lymphatic endothelial cell-specific VEGF receptor. (2014)
  • Author(s): Inagaki J., Takahashi K., Ogawa H., Hatipoglu O.F., Cilek M.Z., Obika M., Ohtsuki T., Kusachi S., Ninomiya Y., Hirohata S.
  • Organizer: The 18th International Vascular Biology Meeting (IVBM 2014)
  • Place of Presentation: 京都（京都みやこめっせ）
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17