肺がん上皮間葉転換の代謝特性の解明および治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 16K21361
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 腫瘍生物学; 病態医化学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 田畑 祥 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任助教 (30708342)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2017年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: EMT / metabolome / 上皮間葉転換 / メタボローム

研究実績の概要

上皮間葉転換（Epithelial-Mesenchymal Transition: EMT）は、上皮細胞が間葉系細胞に変化する現象で、抗がん剤耐性や転移・浸潤など、がんの悪性化と密接に関与する。我々は、Transforming Growth factor（TGF）-βによって誘導されるEMTに対して、網羅的な代謝物質レベル（メタボローム）および遺伝子発現（トランスクリプトーム）を併せて解析（多層的オミックス解析）し、EMTの新規代謝機構の探索を行った。
本年度は、前年度に明らかになった新規EMT関連代謝遺伝子（EMT-MGs）の機能解析、およびEMTとアミノ酸代謝の関係性についての検討を行い、以下の結果が得られた。
1.間葉系形質の肺がん細胞（A549、H460、SW1573）で、EMT-MGsの発現をsiRNAで抑制したところ、 上皮系細胞マーカー（CDH1）の発現上昇、細胞移動能の減少が認められた。
2.（前年度のメタボローム解析で）TGF-β でEMTを誘導した肺がん細胞において（細胞内の）アミノ酸バランスが顕著に変化することが判明していることから、アミノ酸がEMTに及ぼす影響を調べた。（RPMI培地をベースとして）１種類ずつアミノ酸を除去した培地でA549およびSW1573細胞を培養し，EMTマーカー遺伝子の発現を調べた。その結果、13種のアミノ酸（Arg，Cys，Gln，His，Ile，Leu，Lys，Met，Phe，Thr，Trp，Tyr，Val）それぞれを培地から除去した場合に、間葉系細胞マーカー遺伝子（CDH2・ZEB1）の発現増加および、上皮細胞マーカー遺伝子（CDH1）の発現減少が誘導され、EMT様の遺伝子発現変化が観察された。

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

平成29年度は、前年度に明らかになったEMT-MGsの機能解析を行った。また、アミノ酸とEMTの関係性など、興味深い知見が得られている。実験の進捗は当初の計画通り進んでいる。

今後の研究の推進方策

1.本検討で着目する代謝変化と(EMTのマスターレギュレーターである)転写因子Snailの関係性について調べる。SnailをsiRNAによるノックダウンまたは発現ベクターで強制発現させたときに注目する代謝経路が変化するか検討する。
2.公共データベースを利用して、臨床腫瘍サンプルにおけるEMT関連代謝遺伝子の発現解析を行う。公共のマイクロアレイデータベース［Gene Expression Omnibus （GEO）、The Cancer Genome Atlas（TCGA）など］では、実際のヒト腫瘍組織の遺伝子発現データを登録してあるので、今回の解析で見出された代謝関連遺伝子が腫瘍組織で変化しているか、予後との相関があるか調べる。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a sheathless CE-ESI-MS interface (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirayama A, Abe H, Yamaguchi N, Tabata S, Tomita M, Soga T.
  • 雑誌名: Electrophoresis 巻: 印刷中
  • DOI: 10.1002/elps.201800017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thymidine phosphorylase in cancer aggressiveness and chemoresistance (2018)
  • 著者名/発表者名: Furukawa T, Tabata S, Yamamoto M, Kawahara K, Shinsato Y, Minami K, Shimokawa M, Akiyama SI.
  • 雑誌名: Pharmacol Res. 巻: 28 ページ: 15-20
  • DOI: 10.1016/j.phrs.2018.03.019
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Thymidine Catabolism as a Metabolic Strategy for Cancer Survival. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tabata S, Yamamoto M, Goto H, Hirayama A, Ohishi M, Kuramoto T, Mitsuhashi A, Ikeda R, Haraguchi M, Kawahara K, Shinsato Y, Minami K, Saijo A, Hanibuchi M, Nishioka Y, Sone S, Esumi H, Tomita M, Soga T, Furukawa T, Akiyama SI
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 19 ページ: 1313-1321
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.04.061
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Global metabolic reprogramming of colorectal cancer occurs at adenoma stage and is induced by MYC (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoh K, Yachida S, Sugimoto M, Oshima M, Nakagawa T, Akamoto S, Tabata S, Saitoh K, Kato K, Sato S, Igarashi K, Aizawa Y, Kajino-Sakamoto R, Kojima Y, Fujishita T, Enomoto A, Hirayama A, Ishikawa T, Taketo MM, Kushida Y, Haba R, Okano K, Tomita M, Suzuki Y, Fukuda S, Aoki M, Soga T.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 114
  • DOI: 10.1073/pnas.1710366114
  • 査読あり
• [図書] がん代謝 ワールブルグを超えて全容解明に挑む（項：チミジン異化代謝） (2017)
  • 著者名/発表者名: 田畑 祥、古川 龍彦、秋山 伸一
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 羊土社