| 研究課題/領域番号 |
19H04205
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
雨宮 隆 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (60344149)
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| 研究分担者 |
中田 聡 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (50217741)
山口 智彦 明治大学, 研究・知財戦略機構(中野), 特任教授 (70358232)
渡邉 昌俊 三重大学, 医学系研究科, 教授 (90273383)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
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| キーワード | がん細胞 / アストロサイト / 解糖系振動 / 同期現象 / スフェロイド / 代謝 / ANLS仮説 / エネルギー代謝 / 糖代謝 / 脳細胞 / 解糖系 / 生物学的振動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞のエネルギー代謝に着目すると，がん細胞とアストロサイトは特殊な類似性をもっている。すなわち，がん細胞とアストロサイトは通常の細胞とは違い，好気的環境でも嫌気呼吸である解糖系を亢進させる。このような代謝特性から，両細胞が解糖系振動を起こすと期待される。本研究では，HeLa細胞以外のがん細胞に加え，アストロサイトの解糖系振動をはじめて観測することを目指している。
がん細胞とアストロサイトの解糖系振動と同期現象を対比させて研究することにより，生物学的な特徴や機能が解糖系という根源的な代謝系から議論できるものと期待される。本研究は，がんの早期発見や脳の機能障害の診断などの医学的な応用も期待される。
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| 研究成果の概要 |
がん細胞と脳のグリア細胞の1種であるアストロサイトを対象として糖代謝過程でみられる代謝産物濃度の振動（解糖系振動）と同期について研究を行った。がん細胞については，ヒト子宮頸がんHeLa細胞や前立腺がんDU145細胞，乳がんMDA-MB-231細胞の単層培養系ならびにHeLa細胞のスフェロイド（細胞塊）において，1細胞レベルで解糖系振動を計測することに成功した。がん細胞は隣接細胞同士でも振動同期を起こさないことを定量的に明らかにした。アストロサイトについては，細胞外液にグルタミン酸を添加するなど各種条件で検討したが，グルコースの取り込みを示す一過的な応答は見られたが継続する振動は得られなかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
振動や同期は生命現象に広く見られ，重要な生物学的機能を有している。解糖系振動は細胞のエネルギー代謝過程でみられる細胞レベルの生物学的振動の一つであり，これまで酵母細胞や膵臓のβ細胞などで観察されてきた。本研究では，がん細胞も解糖系振動を起こすことを1細胞レベルではじめて明らかにした。がん細胞の種類や形態によって振動の特徴が異なることなどを明らかにした。特に，振動周波数が高いがん細胞ほど5年生存率や治療抵抗性などで判断される悪性度が高いことを示した。がん細胞と同様に解糖系を活発に利用するアストロサイトにおいても解糖系振動の特徴が明らかになれば脳機能との関連の解明につながることが期待される。
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