2015 Fiscal Year Research-status Report
大腸がんにおけるマグネシウム恒常性制御の役割の解明
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26430113
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山崎 大輔 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (50422415)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 大腸がん / 発がん / 炎症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までにMagEXには大腸がんの悪性化を抑制する働きがあることを、大腸がんモデルマウスであるApc遺伝子変異マウスを用いて明らかにしていた。しかしこの実験系ではMagEXが腫瘍の発生や成長に関与しているかは不明瞭であったので、アゾキシメタン（AOM）とデキストランと硫酸ナトリウム（DSS）投与による炎症発がんモデルを用いてそれを検討した。野生型およびMagEX遺伝子欠損マウスにAOMとDSSを投与したところ、大腸に形成される腫瘍の大きさは両マウスで同程度であったが、MagEX遺伝子欠損マウスで形成される腫瘍の数は野生型マウスのそれの約３倍に増加していた。この実験結果からMagEXには大腸発がんを抑制する働きがあることが示唆された。多くの先行研究において腸の炎症の増悪が大腸発がんを促進することが指摘されていたので、腸炎症におけるMagEXの働きを明らかにするためMagEX遺伝子欠損マウスにDSSを単独投与し大腸炎を誘発させた。腸炎の重症度と体重の間には相関があることが知られているのでDSS投与後の体重変化を検討したところ、野生型マウスと比較してMagEX遺伝子欠損マウスでは体重の減少がより顕著であり、DSS投与終了後の体重回復にも遅延が認められた。MagEX遺伝子欠損マウスでは炎症が増悪し炎症からの回復が遅延している可能性が考えられたので、DSS投与終了後9日目で大腸を回収し組織学的解析を行った。野生型マウスではこの時点で一部炎症が認められるものの大規模な潰瘍は認められなかったが、MagEX遺伝子欠損マウスでは広い範囲で潰瘍が認められた。これらの結果からMagEXにはDSS投与による炎症の増悪を抑制する働きがあることが分かった。MagEX遺伝子欠損マウスでは炎症の増悪により発がんが促進された可能性が考えられる。
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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
当該年度における研究計画の目標は、MagEXが大腸発がんに関与しているかどうかを明らかにすることであった。今回マウス炎症発がんモデルを用いることで、MagEXに発がんを抑制する役割があることを明確に示すことができた。この結果はMagEXの解析を通して大腸発がんに関与する新規の機構を明らかにすることにつながることを示しており、本研究計画の方向性が間違っていないと考えられる。また同時にMagEXが大腸炎症に関与している可能性を示唆するデータが得られており、大腸発がんにおけるMagEXの役割を解析していく上で大きな手がかりを得たと考えている。
しかしながら解析を予定していた腸上皮細胞が期待していた表現型を示さず実験系自体を変更する必要が生じたため、細胞レベルでのMagEXの機能解析は新たな実験系においてMagEX遺伝子欠損の影響を検討している段階であり、現在急ぎ解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究においてMagEXが大腸がんの発生およびその悪性化に関与していることを個体レベルで明らかにしてきたが、MagEXがもつマグネシウムを排出する活性が腸上皮細胞のがん化やその後の悪性化にどのようにつながるのかは不明なままである。個体レベルにおいてはMagEXが大腸炎症に関与している可能性が示唆されたので、MagEX遺伝子欠損がどのような分子機構で炎症の増悪につながるのかを明らかにしていく。
一方で細胞レベルにおいては、MagEXをはじめ細胞内マグネシウム量調節に関与する分子の遺伝子を腸上皮細胞において破壊し、細胞の形態や増殖、細胞死などに与える影響を解析することで、細胞内マグネシウム調節と大腸がんの発生、悪性化の関係を明らかにすることを目指す。
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| Causes of Carryover |
当初の計画ではApc/MagEX複合変異マウスより回収した腸上皮細胞を用いて、がん悪性化におけるMagEXの役割を細胞レベルで解析していく予定であった。しかしこの細胞では期待されたがん細胞の性質が認められず、がん化した腸上皮細胞におけるMagEXの役割を調べるという目的が果たせないため、それ以上の解析を行わなかった。そのため予定していたマイクロアレイ解析やその後のリアルタイムPCRによる遺伝子の発現解析に必要だと考えていた額を使用しなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
Apc/MagEX複合変異マウスより回収した腸上皮細胞ががん細胞としての性質を示さなかったのは、Apc遺伝子の変異が片側のアレルにしか入っていないことが原因だと考えられたので、ゲノム編集の技術を用い腸上皮細胞においてApc遺伝子を持たない腸上皮細胞を作製した。この細胞は予想通りがん細胞としての性質を有していたので、MagEX遺伝子欠損マウスより回収した腸上皮細胞においてApc遺伝子を破壊した細胞株を樹立した。この細胞株を用いてMagEXががん化した腸上皮細胞に与える影響を、各種分化マーカーの発現や細胞増殖の検討、遺伝子発現変化の網羅的検索などを通して分子レベルで明らかにすることを目指す。
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