骨髄腫幹細胞のexosome分泌型miRNAを介した低酸素生存適応

• 研究課題/領域番号: 20K17388
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分54010:血液および腫瘍内科学関連
• 研究機関: 京都薬科大学
• 研究代表者: 戸田 侑紀 京都薬科大学, 薬学部, 助教 (40779724)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 低酸素 / Exosomes / HK2 / ミトコンドリア / 分泌制御機構 / Exosome分泌 / 分泌制御シグナル / HK2発現制御 / 細胞生存 / 細胞内シグナル伝達 / exosome分泌 / tet-on / ALIX / ミトコンドリア分画

研究開始時の研究の概要

多発性骨髄腫（MM）において、既存治療に抵抗性を示すがん幹細胞（MM幹細胞）は骨髄の低酸素環境に存在している。MM幹細胞は多様な生体分子（miRNAなど）を含む小胞（exosomes）を過剰に分泌している。本研究ではexosome分泌に着目し、低酸素環境に潜むMM幹細胞の生存との関わりを明らかにする。Exosomeの分泌がどのように制御され、MM幹細胞の生存に関わるのか解明されれば、それを糸口にした新たな治療法を提案できる。MM幹細胞の弱点を突いた治療は、MMを治癒の望める疾患へと変える可能性を有している。以上より本研究は、MM患者に大きな福音をもたらしうる、社会的意義の高い基礎研究である。

研究成果の概要

これまでの検討から、低酸素環境下において多発性骨髄腫細胞の細胞外小胞（exosomes）分泌を阻害すると、HK2発現量の低下と細胞死の誘導が生じることがわかっている。本研究では、exosomes分泌阻害によりHK2のミトコンドリアにおける抗アポトーシス機能が低下している可能性を見出した。また、多発性骨髄腫細胞の低酸素環境におけるexosomes分泌制御メカニズムの一つとしてAkt/AS160経路を明らかにした。上記は多発性骨髄腫細胞の低酸素環境適応メカニズムの解明に繋がる重要な知見と考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

多発性骨髄腫（MM）の再発に関与する幹細胞性の高い集団（骨髄腫幹細胞）は、骨髄低酸素環境に存在すると言われている。代表者は、上記骨髄腫幹細胞を低酸素環境での長期培養によって再現し、その生存に細胞外小胞（exosomes）の分泌が関与することを見出した。さらに本課題ではその分泌制御に関わるシグナルおよび生存メカニズムの一部を明らかにした。本知見を基盤とする、骨髄腫幹細胞を標的とした再発を防ぐ治療法の開発が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Hypoxia-adapted Multiple Myeloma Stem Cells Resist γδ-T-Cell-mediated Killing by Modulating the Mevalonate Pathway (2023)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sano、Naoko Kuwabara、Saori Nakagawa、Yuki Toda、Shigekuni Hosogi、Shinji Sato、Eishi Ashihara
  • 雑誌名: Anticancer Research 巻: 43 号: 2 ページ: 547-555
  • DOI: 10.21873/anticanres.16191
  • 査読あり
• [雑誌論文] 7,8-Dihydroxy-3-(4′-hydroxyphenyl)coumarin inhibits invasion and migration of osteosarcoma cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Yuki、Nakamura Seikou、Tokuda Yuichi、Nakano Masakazu、Hattori Yasunao、Nishiguchi Hiroki、Toda Yuki、Hosogi Shigekuni、Yamashita Masayuki、Tashiro Kei、Ashihara Eishi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 638 ページ: 200-209
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.11.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] CN470 is a BET/CBP/p300 multi-bromodomain inhibitor and has an anti-tumor activity against MLL-rearranged acute lymphoblastic leukemia (2022)
  • 著者名/発表者名: Imayoshi Natsuki、Yoshioka Makoto、Tanaka Kuniaki、Yang Shyh-Ming、Akahane Koshi、Toda Yuki、Hosogi Shigekuni、Inukai Takeshi、Okada Seiji、Maloney David J.、Nakahata Tatsutoshi、Takita Junko、Kato Itaru、Ashihara Eishi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 590 ページ: 49-54
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.12.078
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Successful Incorporation of Exosome-Capturing Antibody-siRNA Complexes into Multiple Myeloma Cells and Suppression of Targeted mRNA Transcripts (2022)
  • 著者名/発表者名: Soma Emi、Yamayoshi Asako、Toda Yuki、Mishima Yuji、Hosogi Shigekuni、Ashihara Eishi
  • 雑誌名: Cancers 巻: 14 号: 3 ページ: 566-566
  • DOI: 10.3390/cancers14030566
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The CDK4/6-UCHL5-BRD4 axis confers resistance to BET inhibitors in MLL-rearranged leukemia cells by suppressing BRD4 protein degradation (2022)
  • 著者名/発表者名: Amari Keigo、Sasagawa Satoru、Imayoshi Natsuki、Toda Yuki、Hosogi Shigekuni、Imamura Toshihiko、Ashihara Eishi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 588 ページ: 147-153
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.12.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression level of BTN3A1 on the surface of CD14+ monocytes is a potential predictor of γδ T cell expansion efficiency (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomogane Mako、Omura Maho、Sano Yusuke、Shimizu Daiki、Toda Yuki、Hosogi Shigekuni、Kimura Shinya、Ashihara Eishi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 588 ページ: 47-54
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.12.060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human Vγ9Vδ2?T cells exert anti-tumor activity independently of PD-L1 expression in tumor cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomogane Mako、Sano Yusuke、Shimizu Daiki、Shimizu Teruki、Miyashita Masatsugu、Toda Yuki、Hosogi Shigekuni、Tanaka Yoshimasa、Kimura Shinya、Ashihara Eishi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 573 ページ: 132-139
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.08.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel dipeptide type inhibitor of the Wnt/b-catenin pathway suppresses proliferation of acute myelogenous leukemia cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Wakabayashi, Yasunao Hattori, Shigekuni Hosogi, Yuki Toda, Kazuyuki Takata, Eishi Ashihara.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 535 ページ: 73-79
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.12.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Factors Associated with Dose Modification of Lenalidomide Plus Dexamethasone Therapy in Multiple Myeloma (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoko Kado, Masayuki Tsujimoto, Shin-ichi Fuchida, Akira Okano, Mayumi Hatsuse, Satoshi Murakami, Hikofumi Sugii, Kumi Ueda, Yuki Toda, Tetsuya Minegaki, Kohshi Nishiguchi, Yuichi Muraki, Chihiro Shimazaki, Eishi Ashihara.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 43 号: 8 ページ: 1253-1258
  • DOI: 10.1248/bpb.b20-00337
  • NAID: 130007883792
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 年月日: 2020-08-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mouse Bone Marrow-derived Microglia-like Cells Secrete Transforming Growth Factor-β1 and Promote Microglial Aβ Phagocytosis and Reduction of Brain Aβ (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuroda E, Nishimura K, Kawanishi S, Sueyoshi M, Ueno F, Toji Y, Abo N, Konishi T, Harada K, Satake S, Shima C, Toda Y, Kitamura Y, Shimohama S, Ashihara E, Takata K.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 438 ページ: 217-228
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2020.05.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 転移予定臓器における組織酸性化の転移巣形成への寄与 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小西和也, 松井透磨, 戸田侑紀, 細木誠之, 芦原英司
  • 学会等名: 日本薬学会 第143年会
• [学会発表] pH-low insertion peptide detects lactic acidosis contributing metastatic niche formation in lungs (2022)
  • 著者名/発表者名: Toma Matsui, Yuki Toda, Anna Mosnikova, Oleg A. Andreev, Shigekuni Hosogi, Yana K. Reshetnyak, Eishi Ashihara
  • 学会等名: American Association for Cancer Research Special Conference: CANCER METASTASIS
  • 国際学会
• [学会発表] pH-low insertion peptide accumulated in lung metastatic niche with lactic acidosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Toma Matsui, Yuki Toda, Shigekuni Hosogi, Eishi Ashihara
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] pH-low insertion peptideで捉える転移予定臓器における組織pHの変化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 戸田侑紀, 松井透磨, 細木誠之, 芦原英司
  • 学会等名: 第26回日本がん分子標的治療学会学術集会
• [学会発表] pH-low insertion peptideを用いた転移予定臓器における組織酸性化の検出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松井透磨、戸田侑紀、中井亮太、横川碧、板垣里奈、細木誠之、芦原英司
  • 学会等名: 日本薬学会 第142年会
• [学会発表] Detection of acidic environment in metastatic niche by pH-low insertion peptide (2022)
  • 著者名/発表者名: Toma Matsui、Yuki Toda、Eiko Sawada、Aoi Yokogawa、Ryota Nakai、Rina Itagaki、Anna Mosnikova、Oleg A. Andreev、Shigekuni Hosogi、Yana K. Reshetnyak、Eishi Ashihara
  • 学会等名: The 5th International Cancer Research Symposium - a Training for Oncology Professionals
  • 国際学会
• [学会発表] UCHL5 overexpression confers resistance to BETi in MLL-r leukemia cells by suppressing degradation of BRD4 protein (2021)
  • 著者名/発表者名: Keigo Amari、Yuki Toda、Shigekuni Hosogi、Toshihiko Imamura、Eishi Ashihara
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] A novel coumarin-based compound inhibits invasion and migration of osteosarcoma cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sugiyama、Seikou Nakamura、Kimika Yamaguchi、Yasunao Hattori、Yuki Toda、Shigekuni Hosogi、Eishi Ashihara
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] A novel dipeptide type Wnt/β-catenin pathway inhibitor suppresses proliferation of acute myelogenous leukemia cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuki Hadate、Ryosuke Wakabayashi、Yasunao Hattori、Shigekuni Hosogi、Yuki Toda、Kazuyuki Takata、Eishi Ashihara
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Acidic microenvironment increased the anti-tumor effect of γδT cell on A549 lung cancer cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Shura Yarimizu、Shigekuni Hosogi、Mina Suzuki、Nobuhisa Tohdo、Daiki Shimizu、Yusuke Sano、Natsuki Imayoshi、Keigo Amari、Makou Tomogane、Yuki Toda、Eishi Ashihara
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Application of BET/CBP/p300 multi-bromodomain inhibitors as a novel therapeutic strategy for MLL-rearranged acute lymphoblastic leukemia (2020)
  • 著者名/発表者名: Natsuki Imayoshi, Makoto Yoshioka, Shyh-Ming Yang, Koshi Akahane, Yuki Toda, Shigekuni Hosogi, Takeshi Inukai, Seiji Okada, David J. Maloney, Jeffrey W. Strovel, Eishi Ashihara.
  • 学会等名: American Association for Cancer Research Annual Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Cdk4/6 inhibitor Abemaciclib overcomes resistance to BET inhibitor in leukemic cells with MLL-AF5q31 fusion gene (2020)
  • 著者名/発表者名: Keigo Amari, Yuki Toda, Shigekuni Hosogi, Toshihiko Imamura, Eishi Ashihara.
  • 学会等名: American Association for Cancer Research Annual Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 急性骨髄性白血病に対する新規ペプチド型Wnt/β-catenin阻害剤の効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 若林亮介, 服部恭尚, 戸田侑紀, 細木誠之, 芦原英司
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] γδT細胞の体外増幅培養における予測可能なバイオマーカーの探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 友金眞光, 宮下雅亜, 佐野友亮, 清水大器, 戸田侑紀, 細木誠之, 芦原英司
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 低酸素環境に適応した多発性骨髄腫に対するγδT細胞の抗腫瘍効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野友亮, 友金眞光, 清水大器, 宮下雅亜, 戸田侑紀, 細木誠之, 芦原英司
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 骨髄系細胞が動員された前転移ニッチにおける乳酸アシドーシス (2020)
  • 著者名/発表者名: 松井透磨, 戸田侑紀, 細木誠之, 芦原英司
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Novel BET/CBP/p300 multi-bromodomain inhibitors as a strategy for MLL-rearranged ALL (2020)
  • 著者名/発表者名: Natsuki Imayoshi, Makoto Yoshioka, Kuniaki Tanaka, Shyh-Ming Yang, Koshi Akahane, Yuki Toda, Shigekuni Hosogi, Takeshi Inukai, Seiji Okada, David J. Maloney, Itaru Kato, Eishi Ashihara.
  • 学会等名: 第82回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Cdk4/6i Abemaciclib overcomes resistance to BETi in leukemic cells with MLL-AF5q31 fusion gene (2020)
  • 著者名/発表者名: Keigo Amari, Yuki Toda, Shigekuni Hosogi, Toshihiko Imamura, Eishi Ashihara.
  • 学会等名: 第82回日本血液学会学術集会
• [学会発表] MLL-AF5q31 cells acquire BET inhibitor resistance by Brd4-regulated molecules upregulation (2020)
  • 著者名/発表者名: Keigo Amari, Yuki Toda, Shigekuni Hosogi, Toshihiko Imamura, Eishi Ashihara.
  • 学会等名: Global Academic Programs 2020
  • 国際学会
• [備考] 京都薬科大学病態生理学分野
  • URL: https://labo.kyoto-phu.ac.jp/seiri/seiri-j.html
• [備考] 京都薬科大学病態生理学分野ホームページ
  • URL: https://labo.kyoto-phu.ac.jp/seiri/pg402.html