2015 Fiscal Year Research-status Report
NOTCH1の扁平上皮がんにおける二面性の分子基盤
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26460406
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| Research Institution | National Cancer Center Japan |
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Principal Investigator |
温川 恭至 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 主任研究員 (80311372)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 癌 / 悪性化 / 発現制御 / Notch1 / p63 / Myc |
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| Outline of Annual Research Achievements |
p63は重層扁平上皮組織の発生・分化におけるマスター制御因子であり、組織幹細胞性の維持に必須の役割を果たしている。p63はがん遺伝子として機能する一方で、その発現低下とがん進展との相関が報告されている。NOTCH1は多くのがんにおいてがん遺伝子として働くが、重層扁平上皮組織においてはがん抑制遺伝子として機能する。しかしながら、扁平上皮がんの後期にはがん遺伝子として機能する可能性が示唆されており、p63と同様にNOTCH1のがんにおける二面性は謎である。
これまでに研究代表者らはp63がNOTCH1遺伝子の転写抑制因子として機能し、正常角化細胞の自己複製能維持に働くことを見出している。また新規NOTCH1-ROCK1経路を同定し、これがヒト正常角化細胞の分化誘導と運動能亢進に働く主要経路であることを報告している。本研究では、p63の下流に位置するNOTCH1-ROCK1経路がNOTCH1のがんにおける二面性を説明する分子基盤となる可能性を検討し、扁平上皮がんの悪性化に関わるスイッチ機構を解明することを目的とした。
正常角化細胞やp63を高発現する複数の子宮頸がん細胞株においてp63をノックダウンするとNOTCH1の発現誘導を介して強力な細胞増殖抑制が起こる。MYCの過剰発現によりp63ノックダウンによる細胞増殖能の喪失は完全にレスキューされ、この時NOTCH1-ROCK1経路の活性化が起きることを明らかにした。既に樹立した子宮頸がん多段階発がんモデルを用いて、この三次元培養系における浸潤能がNOTCH-ROCK経路に依存していることを見出した。従って、MYCの過剰発現がp63の機能喪失を許容し、NOTCHのがんにおける二面性を説明する鍵となる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成27年度の研究実施計画として細胞分化能の有無におけるNOTCH1-ROCK1経路の生物学的効果の違いを明らかにすることと、扁平上皮がん臨床検体におけるp63,NOTCH1,MYCのステータスと悪性度との相関解析を掲げた。既に樹立したヒト子宮頸がんの多段階発がんモデルの三次元培養系を用いて、MYC高発現による浸潤能の亢進がNOTCH1-ROCK1経路の活性化を介していることを明らかにした。また、当初の計画には無かったが、p63の発現低下を認め浸潤能が亢進したモデル細胞にp63を過剰発現させることで浸潤能が失われるか否かの検討を開始した。このためp63とエストロゲン受容体との融合蛋白を作成し、タモキシフェン(4OHT)投与によってコンディショナルにp63の発現誘導が可能な系を樹立した。次年度以降、p63の発現誘導によりNOTCH-ROCK経路の活性化が抑制され、浸潤能が阻害されるか否かを明らかにする予定である。また口腔がんの臨床検体を用いた解析から、p63の発現低下が認められる腫瘍において活性化型NOTCH1とMYCの発現亢進が認められるという予備的結果を得た。次年度以降は検体数を増やし、且つ様々なグレードの腫瘍を解析対象とすることで、p63,NOTCH1,MYCのステータスと悪性度との相関を統計学的に調べ明らかにする。その上で、実際のヒト扁平上皮がんの進展において、その本態にp63とNOTCH1の二面性が関わる可能性を検討する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では当初の計画に即して以下5つの課題に取り組むことで、p63とNOTCH1の扁平上皮がんにおける二面性の分子基盤を明らかにし、上皮性腫瘍の悪性転換のドライバー経路を同定する。特に、p63の機能消失がもたらす細胞増殖阻害・分化誘導を回避する機構としてMYCの関与を明らかにし、新規NOTCH1-ROCK1経路が上皮性腫瘍の悪性化の鍵となることを証明する。① p63とMYC相互の発現制御機構の解明。② ヒト角化細胞の幹細胞性維持と分化、組織構築におけるp63-MYC、p63-NOTCH1-ROCK1経路の役割の解明。③ 細胞分化能の有無におけるNOTCH1-ROCK1経路の生物学的効果の違い、特にMYCの過剰発現が分化能の消失とp63の発現低下をもたらし、p63の下流でNOTCH1-ROCK1経路が悪性化のドライバーとして機能するか否かを明らかにする。④既に樹立した子宮頸がん・口腔がん多段階発がんモデル細胞のマウス移植系を用いて、in vivoにおける浸潤・転移能にp63-NOTCH1-ROCK1経路の制御破綻と悪性転換との機能的関連を明らかにする。⑤ 扁平上皮がん臨床検体におけるp53,p63,NOTCH1,MYCのステータスと悪性度・予後との相関を解析する。
これまでの結果から、MYCの発現量増加がp63及びNOTCH1の働きを転換し、p63発現消失によって活性化するNOTCH1-ROCK1経路が上皮性腫瘍細胞の悪性化のドライバーとして働く可能性を得ている。今後は、モデル細胞に加え、がん細胞株やヒト臨床検体を用いた解析結果を蓄積し、扁平上皮がん悪性化の本態解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
当該年度において、研究実施計画を遂行及び学会にて成果発表するため研究費を使用した。当初の計画とは異なる新たな研究項目を実施した。当該年度の研究計画の一部を次年度にて実施するため、交付決定額から残額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度においては、研究項目② ヒト角化細胞の幹細胞性維持と分化、組織構築におけるp63-MYC、p63-NOTCH1-ROCK1経路の役割と③ 細胞分化能の有無におけるNOTCH1-ROCK1経路の生物学的効果の違いの解明を中心に研究を進める。また、当該年度で実施できなかった研究項目① p63とMYC相互の発現制御機構の解明を行う。これらの計画を実施するため、当初より使用量の増加が見込まれる試薬等消耗品を購入するための物品費として当該年度の残額及び次年度の研究費を使用する予定である。
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