2016 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

Research Project

Project/Area Number	26460406
Research Institution	National Cancer Center Japan
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)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords	癌 / 悪性化 / 発現制御 / Notch1 / ｐ63 / Myc
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。その生理機能に合致し、p63の高発現が皮膚・子宮頸部・肺・頭頸部などの扁平上皮がんの50%以上の症例、中でも高分化扁平上皮がんで多く認められており、がん遺伝子としての機能が示唆されている。これと一見矛盾するように、p63の発現低下・機能消失とがん進展・予後不良との相関が報告されているが、その背景となる分子機構と意義はNOTCH1の二面性と同様に未解明のままである。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p63の下流抑制経路として新規に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。正常角化細胞やp63依存性の増殖を示す複数の子宮頸がん細胞株を用いて、p63ノックダウンによる細胞増殖能の喪失はMYCの過剰発現により完全にレスキューされることを明らかにした。また、樹立済みの子宮頸がんin vitro発がんモデルを用いて、MYC過剰発現下におけるp63ノックダウンは浸潤能を促進すること、その責任経路としてNOTCH1-ROCK1経路が機能することを見出した。更に、頭頸部がんのTCGA解析により、p63とMYCの発現は相互排他的な傾向にあることを確認している。従って、MYCの過剰発現がp63の機能喪失を許容し、扁平上皮がんの発生と進展におけるNOTCHの二面性を説明する鍵となる可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 平成28年度の研究実施計画としてMYC高発現下におけるp63-NOTCH1-ROCK1経路の制御破綻と悪性転換との機能的関連を調べることと、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。樹立済みのヒト子宮頸がんのin vitro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、正常角化細胞を起点とした多段階発がんモデルの場合とは逆に、高転移能を有するがん細胞株においてp63過剰発現の効果を検討したところ、NOTCH1-ROCK1経路の不活化を伴って、有意に運動能が抑制されることを明らかにした。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。更に、頭頸部がんのTCGA解析により、p63とMYCの発現は相互排他的な傾向にあることを確認している。
Strategy for Future Research Activity	本研究は以下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ことを目的としている。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の高発現がp63の増殖能維持における役割を肩代わりし、p63の下流抑制経路であるNOTCH1-ROCK1経路を悪性化ドライバーとして役割転換する可能性を得ている。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、扁平上皮がん発生・進展の本態解明を目指す。
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。
Expenditure Plan for Carryover Budget	最終年度においては、当初計画した5つの研究項目の残された課題を完遂する。このため、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。