in vivo image－guided 新規治療標的の検索と同定

• 研究課題/領域番号: 12J04973
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 口丸 高弘 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2012 – 2014
• 研究課題ステータス: 採択後辞退 (2012年度)
• 配分額: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2012年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: がん微小環境 / 生体発光イメージング / 低酸素環境 / 炎症環境 / シグナルクロストーク / 腫瘍モデルマウス / 環境標的治療

研究概要

がん組織は、がん細胞だけでなく、間質細胞、免疫細胞、血管、細胞外基質などにより構成され、特徴的な微小環境を形成する。近年の研究から、腫瘍内のがん細胞の悪性化には、がん細胞をとりまく環境由来の要因が強く関わっている事が報告されており、がん微小環境の動的な変化を理解することができれば新たな治療戦略の確立につながる。そこで、腫瘍モデルマウスにおける腫瘍成長過程において、低酸素環境や炎症環境によって活性化される生体分子シグナルを非侵襲的にリアルタイムモニタリングするために、複数の発光イメージングレポーター遺伝子を導入した癌細胞の樹立をおこなった。
高い転移能を有するヒト前立腺がん細胞、ヒト乳がん細胞、マウス骨肉腫細胞などに、低酸素、炎症性サイトカインなどの癌悪性化因子に応答するルシフェラーゼレポーター遺伝子を安定導入した。導入したレポーター遺伝子は、プロモーターやベクター骨格を独自に最適化したものを用いた。それぞれの悪性化因子に応答するレポーターには、基質の異なるルシフェラーゼを用いる事で、同時に複数のシグナル活性をモニタリングできることを確認した。また、低酸素と炎症性サイトカインの供刺激下の細胞におけるレポーター応答性を測定することで、低酸素応答シグナルと炎症シグナルとの間には、細胞種特有のシグナルクロストークが存在していることが明らかになった。さらに、樹立した細胞株をヌードマウスに皮下移植し、腫瘍成長過程における低酸素シグナルと炎症シグナルの推移をモニタリングした。その結果、腫瘍成長過程において、両シグナルが特徴的に活性化・不活性化されることを確認した。この結果は腫瘍内微小環境の特性が腫瘍成長過程において動的に変化していることを示唆する重要な結果であり、新たながん治療戦略の確立に向けて有用な知見となることが考えられる。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度に計画していた、レポーター遺伝子を導入したがん細胞株の樹立は予定通り完了した。また、in vivoにおける細胞の評価と供に、in vivoにおけるレポーター遺伝子の評価についても、順調に進行している。

今後の研究の推進方策

当初の予定通り、樹立したがん細胞株をマウスに移植し、生体光イメージングによって、特異的な微小環境の変化点(クリティカルポイント)の探索を進める。腫瘍マウスモデルを用いたin vivoイメージングの実験は、時間と労力を要するため、積極的な情報収集をおこない、実験の効率化をはかる必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] A hypoxia-inducible factor (HIF)-3a splicing variant, HIF・3a4 impairs angiogenesis in hypervascular malignant meningiomas with epigenetically silenced HIF-3α4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ando H, Natsume A, Iwami K, Ohka F, Kuchimaru T, Kizaka-Kondoh S, Ito K
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: (in press) 号: 1 ページ: 139-144
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.02.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of the physicochemical properties of fluorescence dyes for obtaining target-specific in vivo images by membrane-permeable macromolecular imaging probes (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuchimaru T, Kadonosono T, Corona C, Dwight SJ, McDougall M, Takahashi S, Mori T, Okahata Y, Kizaka-Kondoh S
  • 雑誌名: J Pharmacol Tech Drug Res 巻: 2:3 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.7243/2050-120x-2-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vivo imaging of brain ischemia using an oxygen-dependent degradative fusion prote in probe (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Kuchimaru T、Kadonosono T, Tanaka S, Hase Y, Tomimoto H, Hiraoka M, Kizaka-Kondoh S, Ihara M, Takahashi R
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 10 ページ: e48051-e48051
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0048051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and biological activity of furylindazoles as hypoxia inducible factor (HIF)-1α inhibitors (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi A, Hori M, Sato S, Ban HS, Kuchimaru T, Kizaka-Kondoh S, Nakamura H
  • 雑誌名: Med Chem Commun 巻: 3 ページ: 1451-1461
  • 査読あり
• [雑誌論文] MT1-MMP plays a critical role in henatopoiesis by regulating HIF-mediated chemo-/cytokine gene transcription within niche cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Kaori Kusubata, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Aki Sato, Makiko Ohki-Koizumi, Yohei Morita, Makoto Nagano, Takeharu Sakamoto, Naohiko Koshikawa, Takahiro Kuchimaru, Shinae Kizaka-Kondoh, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Beate Heissig, and Koichi Hattori.
  • 雑誌名: Blood 巻: 119 号: 23 ページ: 5404-5416
  • DOI: 10.1182/blood-2011-11-390849
  • 査読あり
• [雑誌論文] 腫瘍HIFのイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 口丸高弘、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 雑誌名: 血管医学 巻: 12 ページ: 31-38
• [学会発表] BRETを用いた融合タンパク質プローブによる腫瘍内HIF活性領域の生体光イメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 須加智也、 口丸高弘、 廣田圭佑、 山口鉄郎、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第10回がんとハイポキシア研究会
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] 低酸素骨髄環境においてRANKLによる骨吸収は骨肉腫細胞LM8の造骨性骨転移を促進する (2012)
  • 著者名/発表者名: 星野卓哉、 口丸高弘、 相川友弥、 保田尚孝、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第10回がんとハイポキシア研究会
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] 低酸素骨髄環境においてRANKLによって誘導される骨吸収は骨肉種細胞の造骨性骨転移を促進する (2012)
  • 著者名/発表者名: 口丸高弘、 星野卓哉、 相川友弥、 安田尚孝、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第15回癌と骨病変研究会
  • 発表場所: 千代田放送会館
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] 高い標的特異性を実現するBRETを用いた融合タンパク質イメージングプローブの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 口丸高弘、 廣田圭佑、 須加智也、 山口鉄郎、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第7回IVISユーザー会
  • 発表場所: コクヨホール(招待講演)
  • 年月日: 2012-10-05
• [学会発表] HIF活性化がん細胞in vivoイメージングのためのBRET融合タンパク質の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 廣田圭佑、 口丸高弘、 須加智也、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第72回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: ロイトン札幌
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] RANKL投与は低酸素骨髄微小環境におけるマウス骨肉腫細胞LM8の骨転移コロニー形成を促進する (2012)
  • 著者名/発表者名: 星野卓哉、 口丸高弘、 相川友弥、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第72回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: ロイトン札幌
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] マルチレポーターシステムを用いたHIFとNF-kBシグナルクロストークのin vivoイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 石川龍太郎、 口丸高弘、 相川友弥、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第72回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: ロイトン札幌
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Fusion protein-based BRET probes for highly specific in vivo imaging of HlF-active tumor cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kuchimaru、K. Hirota, T. Suka, T. Kadonosono, S. Kizaka-Kondoh
  • 学会等名: World Molecular Imaging Conference 2012
  • 発表場所: The Convention Center Dublin
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] 可溶性RANKLによる骨転移促進モデルの構築とインビボイメージング評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 相川友弥、 口丸高弘、 星野卓也、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第16回日本がん分子標的学会学術集会
  • 発表場所: 西日本総合展示場AIM3F
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] In vivo imaging of HIF-active cells in tumors with a protein-based BRET probe (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kuchimaru, K. Hirota, T. Suka, T. Kadonosono, S. Kizaka-Kondoh
  • 学会等名: 33^<rd> Naito Conference-Oxygen Biology : Hypoxia, Oxidative Stress and Diseases
  • 発表場所: シャトレーゼガトーキングダム札幌
  • 年月日: 2012-06-27
• [学会発表] 腫瘍内HIF活性イメージングのためのBRET融合タンパク質プローブの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 口丸高弘、 廣田圭佑、 須加智也、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 学会等名: 第7回日本分子イメージング学会総会・学術集会
  • 発表場所: アクトシティ浜松コングレスセンター
  • 年月日: 2012-05-25
• [図書] ドラッグデリバリーシステムの新展開II-核酸医薬・抗体医薬・ワクチン医療を支えるDDS技術-(監修 : 永井恒司・岡田弘晃) (2012)
  • 著者名/発表者名: 口丸高弘、 門之園哲哉、 近藤科江
  • 出版者: 膜透過性タンパク質を用いた低酸素誘導因子HIF関連疾患イメージング