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Mechanisms of ATP-release in Cancer Cells

Research Project

Project/Area Number 18K06851
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 48020:Physiology-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

古家 喜四夫  名古屋大学, 総合保健体育科学センター, 研究員 (40132740)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
KeywordsATP放出 / ルミネッセンスイメージング / がん微小環境 / 乳がん細胞 / 低張刺激 / S1P / VRAC / LRRC8 / LRRC8A / DCPIB / アデノシン / 容積感受性塩素イオンチャネル / 発光イメージング
Outline of Annual Research Achievements

がんは自らの周りに生存を維持するための微小環境を構築しており、そこにはATPが高濃度で存在する。このATPの大きな役割は分解によりアデノシンを生成、高濃度に維持することにより、がんに対する免疫攻撃を抑制することである。しかしがん微小環境においてATPが高濃度に維持されるメカニズムは分かっていない。本研究は、私たちの開発したATPリアルタイムイメージング法を用いて見出すことのできたがん細胞特異的なATP放出現象の機序と役割を明らかにし、がんにおけるATPシグナリングを解明することを目的としている。これまでに、低張刺激によって未分化の細胞株特異的に散漫的持続的なATP放出がみられ、それが容量調節性Cl-チャネル(VRAC)の阻害剤であるDCPIBでのみ阻害され、VRACの必須サブユニットであるLRRC8Aのノックダウン細胞において抑制されることからVRACの関与を確証した。このATP放出は低張刺激だけではなくがん微小環境にも多く存在する炎症性物質Sphingosine-1-Phosphate (S1P)で細胞容積変化を伴わずに活性化され、LRRC8Aのノックダウン細胞では抑制されることや乳がん細胞ではS1P受容体が多く発現していることなどからがん微小環境のATP放出に関してS1Pが重要な働きをしていることを示唆した。今年度そのS1Pの濃度依存性を決め、阻害剤やPCR実験によりサブタイプS1P1-5の中S1P1とS1P2が関与していることを明らかにした。これらの結果は学会で発表するとともに学術誌に論文として掲載された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

低張刺激によって未分化の乳腺株細胞において分化した細胞とは異なったパターンのATP放出機序を見出した。それが容量調節性Cl-チャネル(VRAC)の阻害剤であるDCPIBで阻害され、VRACの分子実体であるLRRC8AをsiRNAによる一時的な発現阻害、アデノウィルスを用いたshRNAの恒常発現株細胞作製によるノックダウンにより抑制されたことからVRACを介したATP放出であることを明らかにした。乳腺株細胞にはLRRC8A,C,Dのサブファミリーが多く発現しておりそのことを支持する。さらに炎症性物質Sphingosine-1-Phosphate(S1P)が細胞容積変化を伴わずにVRACを活性化すること、乳がん細胞においてS1P受容体(S1P1, S1P2)が発現していることなどを明らかにし、がん微小環境でS1Pが重要な役割を果たしていることを示唆した。これらの結果を論文にまとめることができ、ほぼ当初の計画どおり順調に進んでいるということができる。

Strategy for Future Research Activity

低張刺激およびS1P刺激による未分化細胞特異的なATP放出機序はVRACの主要構成分子であるLRRC8Aのノックダウンによって抑制されることを明らかにしたが、そのisoformsであるLRRC8B-Eの寄与は明らかではない。これらisoformsのノックダウン実験でATP放出との関連を確認していく。また等張条件下においてATP放出を誘起するS1Pはがん微小環境にも多く存在することからがんにおけるATP放出に深く関与していると考えられる。S1P受容体とVRAC活性化の機序を明らかにする。また論文投稿時指摘された細胞の代謝とATP放出の関連について細胞代謝アナライザーなどを用いて代謝経路とATP放出経路との関連を明らかにする。

Report

(4 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(12 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Sphingosine-1-Phosphate Induces ATP Release via Volume-Regulated Anion Channels in Breast Cell Lines2021

    • Author(s)
      Furuya K, Hirata H, Kobayashi T, Sokabe M
    • Journal Title

      Life

      Volume: 11 Pages: 851-851

    • DOI

      10.3390/life11080851

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hypo-osmotic Stress Induces ATP Release via Volume-regulated Anion Channels in Undifferentiated Mammary Cells2021

    • Author(s)
      Furuya K, Takahashi Y, Hirata H, Kobayashi T, Samsonov M, Sokabe M
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: April 26

    • DOI

      10.1101/2021.04.25.441329

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Lytic Release of Cellular ATP: Physiological Relevance and Therapeutic Applications2021

    • Author(s)
      Grygorczyk R, Boudreault F, Ponomarchuk O, Tan JJ, Furuya K, Goldgewicht J, Kenfack FD, Yu F
    • Journal Title

      Life

      Volume: 11 Pages: 700-700

    • DOI

      10.3390/life11070700

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Inflation of ex-vivo Rat Lung in Negative Pressure Chamber Induced ATP Release in Alveoli and Surrounding Blood Capillary2020

    • Author(s)
      Furuya K, Tan J, Grygorczyk R, Sokabe M
    • Journal Title

      J Physiol Sci

      Volume: 70

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Mechanosensitive ATP release in the lungs: New insights from real-time luminescence imaging studies.2019

    • Author(s)
      Grygorczyk Ryszard、Boudreault Francis、Tan Ju Jing、Ponomarchuk Olga、Sokabe Masahiro、Furuya Kishio
    • Journal Title

      Current Topics in Membranes

      Volume: 83 Pages: 45-76

    • DOI

      10.1016/bs.ctm.2019.02.001

    • Related Report
      2019 Research-status Report 2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cyclic stretch enhances reorientation and differentiation of 3-D culture model of human airway smooth muscle2018

    • Author(s)
      Asano Shuichi、Ito Satoru、Morosawa Mika、Furuya Kishio、Naruse Keiji、Sokabe Masahiro、Yamaguchi Etsuro、Hasegawa Yoshinori
    • Journal Title

      Biochemistry and Biophysics Reports

      Volume: 16 Pages: 32-38

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2018.09.003

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] フィンゴシン-1-フォスフェートは未分化乳腺上皮株細胞において容積感受性アニオンチャネルを介したATP放出を引き起こす2021

    • Author(s)
      古家 喜四夫, 高橋 優子, 平田 宏聡, 小林 剛, 曽我部 正博
    • Organizer
      第99回日本生理学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 容量感受性陰イオンチャネル(VRAC)を介した未分化乳腺上皮細胞におけるATP放出2021

    • Author(s)
      古家 喜四夫, 高橋 優子, 平田 宏聡, 小林 剛, 曽我部 正博
    • Organizer
      第98回日本生理学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 陰圧チェンバーを用いたラット摘出肺の膨張刺激は肺腺胞内および周りの毛細血管にATP放出を引き起こす2020

    • Author(s)
      古家喜四夫、Ju Jing Tan, Ryszard Grygorczyk、曽我部正博
    • Organizer
      第97回日本生理学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Mechanisms of Inflation-Induced ATP Release in Ex Vivo Rat Lungs: A Bioluminescence Imaging Study2019

    • Author(s)
      Tan J, Furuya K, Boudreault F, Brochiero E, Grygorczyk R
    • Organizer
      American Thoracic Society International Conference (ATS) 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hypotonic Stress Induces ATP Release via Volume-regulated Anion Channels in Breast Cell Lines2019

    • Author(s)
      Furuya K, Takahashi Y, Sokabe M
    • Organizer
      9th FAOPS and The 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hypotonic Stress Induced-ATP Release is via Volume-regulated Anion Channels in Undifferentiated Breast Cell Lines2018

    • Author(s)
      Furuya K, Takahashi Y, Sokabe M
    • Organizer
      Asian Biophysics Association Symposium
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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