オートファジー細胞死を誘導するBHLHE41の細胞死と肺細胞の発がん抑制機構解明

• 研究課題/領域番号: 21K07129
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分50010:腫瘍生物学関連
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 古川 龍彦 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (40219100)
• 研究分担者: 河原 康一 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (00400482) ; 山本 雅達 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (40404537)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021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: BHLHE41 / オートファジー / 細胞死 / アポトーシス / 非小細胞肺癌 / MYC / BAX / 肺がん / 腫瘍発生

研究開始時の研究の概要

BHLHE41は転写因子としてサーカディアンリズムや細胞分化の制御など多彩な場面での役割が報告されている。我々はこれまでの解析からBHLHE41は肺がんの早期の悪性化に関与している腫瘍抑制分子であることを示す結果を得てきた。
本研究では① BHLHE41発現の誘導で肺がん細胞におこるオートファジー細胞死の機構を解析し、BHLHE41の直接の機能を明らかにする。② 肺がん悪性化進行過程でのBHLHE41の悪性化抑制機構 ③ 肺がん悪性化進行過程でのBHLHE41タンパク質の発現抑制機構を調べる。
これらを通じて肺がんの早期の進展でのオートファジー細胞死の役割を明らかにし、最終的には肺がんの新規の治療標的の同定を目指す。

研究実績の概要

我国では肺がんは現在も増加し、がんの死亡原因の一位であり、発生機構の解明と革新的治療法の開発が求められている。
BHLHE41はサーカディアンリズムの制御や細胞の分化などで働く抑制性の転写制御因子として知られる。我々は手術検体177例の解析からBHLHE41タンパク質の発現が正常細胞、早期の非浸潤的肺がん細胞に限られており、BHLHE41の腫瘍部での発現は患者の予後良好（P＝0.00992）と相関があること、BHLHE41のが肺がん細胞株にオートファジー細胞死を誘導することを見出した。これらからBHLHE41は肺がん発生の早期に不活化されるがん抑制分子として機能している。BHLHE41によるオートファジ細胞死誘導の過程でアポトーシスは抑制される。アポトーシスに働くBAX遺伝子はTP53の安定化によって発現が誘導されるが、TP53野生型の肺腺がん細胞においてBHLHE41の発現下ではTP53たんぱく質発現は上昇したが、BAXのmRNAとたんぱく質の発現は逆に減少した。TP53変異型の肺がん細胞株でもBHLHE41発現によるBAXの発現の減少が観察された。肺がん細胞でBAX 5’UTRのルシフェラーゼ解析とCHIPアッセイの結果から、TP53とがん遺伝子MYCがBAXの発現誘導に働いていることBHLHE41がMYCと競合してBAXの発現を抑制している結果を得た。さらにBHLHE41は他のMYCターゲット分子の発現を低下させる結果から、BHLHE41はMYCの機能を阻害する分子として機能していることが分かってきた。
肺気管支上皮の不死化細胞であるHBEC3を用いて、ドキシサイクリン依存的な変異型RASの発現する細胞株を名古屋大学佐藤光男教授らが樹立しており、細胞の受領のための手続きを終え、同細胞を用いてBHLHE41の発がん誘導に与える効果の解析の計画を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Approach to Functions of BHLHE41/DEC2 in Non-Small Lung Cancer Development (2023)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Tatsuhiko、Mimami Kentaro、Nagata Toshiyuki、Yamamoto Masatasu、Sato Masami、Tanimoto Akihide
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 24 号: 14 ページ: 11731-11731
  • DOI: 10.3390/ijms241411731
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acteoside from Conandron ramondioides Reduces Microcystin-LR Cytotoxicity by Inhibiting Intracellular Uptake Mediated by OATP1B3. (2023)
  • 著者名/発表者名: Takumi S, Hashimoto K, Tomioka M, Sato M, He W, Komatsu Y, Aoki S, Ikeda R, Shiozaki K, Furukawa T, Komatsu M
  • 雑誌名: Planta Med. 巻: 88 号: 06 ページ: 616-623
  • DOI: 10.1055/a-1978-8768
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolic reprograming of cancer as a therapeutic target. (2022)
  • 著者名/発表者名: Furukawa T, Tabata S, Minami K, Yamamoto M, Kawahara K, Tanimoto A
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta Gen Subj 巻: 1867 号: 3 ページ: 130301-130301
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2022.130301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nucleolar Stress Response via Ribosomal Protein L11 Regulates Topoisomerase Inhibitor Sensitivity of p53-Intact Cancers (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Y, Nakamura K, Nakagawa S, Okamoto Y, Yamamoto M, Furukawa T, Kawahara K
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 23 号: 24 ページ: 15986-15986
  • DOI: 10.3390/ijms232415986
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association between Dysfunction of the Nucleolar Stress Response and Multidrug Resistance in Pediatric Acute Lymphoblastic Leukemia (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa S, Kawahara K, Okamoto Y, Kodama Y, Nishikawa T, Kawano Y, Furukawa T
  • 雑誌名: Cancers (Basel) 巻: 14 号: 20 ページ: 5127-5127
  • DOI: 10.3390/cancers14205127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical significance of ALKBH4 expression in non-small cell lung cancer. (2022)
  • 著者名/発表者名: Aoki M, Ueda K, Kamimura G, Iwamoto Y, Ikehata M, Tabata K, Sakagami Y, Morizono S, Tokunaga T, Umehara T, Harada-Takeda A, Maeda K, Nagata T, Kariatsumari K, Furukawa T, Tsujikawa K, Sato M.
  • 雑誌名: Transl Cancer Res. 巻: 11 号: 7 ページ: 2040-2049
  • DOI: 10.21037/tcr-22-39
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] BHLHE41/DEC2 Expression Induces Autophagic Cell Death in Lung Cancer Cells and Is Associated with Favorable Prognosis for Patients with Lung Adenocarcinoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Nagata, Kentaro Minami, Masatatsu Yamamoto, Tsubasa Hiraki, Masashi Idogawa, Katsumi Fujimoto, Shun Kageyama, Kazuhiro Tabata, Kohichi Kawahara, Kazuhiro Ueda, Ryuji Ikeda, Yukio Kato, Masaaki Komatsu, Akihide Tanimoto, Tatsuhiko Furukawa, Masami Sato
  • 雑誌名: International journal of molecular sciences 巻: 22 号: 21 ページ: 11509-11509
  • DOI: 10.3390/ijms222111509
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Significance of Mitochondrial DNA Haplogroup on Epidermal Growth Factor Receptor Mutation in Japanese Patients With Lung Adenocarcinoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Otsuka T, Ueda K, Furukawa T, Koriyama C, Inoue I, Sato M.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 41 号: 8 ページ: 3997-4004
  • DOI: 10.21873/anticanres.15197
  • 査読あり
• [雑誌論文] ALKBH4 promotes tumourigenesis with a poor prognosis in non-small-cell lung cancer. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Jingushi,Masaya Aoki,Kazuhiro Ueda,Takahiro Kogaki,Masaya Tanimoto,Yuya Monoe,Masayuki Ando,Takuya Matsumoto,Kentaro Minami,Yuko Ueda,Kaori Kitae,Hiroaki Hase,Toshiyuki Nagata,Aya Harada-Takeda,Masatatsu Yamamoto,Kohichi Kawahara,Kazuhiro Tabata,Tatsuhiko Furukawa,Masami Sato,Kazutake Tsujikawa
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 11 号: 1 ページ: 8677-8677
  • DOI: 10.1038/s41598-021-87763-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a highly sensitive method for the quantitative analysis of modified nucleosides using UHPLC-UniSpray-MS/MS (2021)
  • 著者名/発表者名: Kogaki T, Ohshio I, Ura H, Iyama S, Kitae K, Morie T, Fujii S, Sato S, Nagata T, Takeda AH, Aoki M, Ueda K, Minami K, Yamamoto M, Kawahara K, Furukawa T, Sato M, Ueda Y, Jingushi K, Tozuka Z, Saigusa D, Hase H, Tsujikawa K.
  • 雑誌名: J Pharm Biomed Anal. 巻: 197 ページ: 113943-113954
  • DOI: 10.1016/j.jpba.2021.113943
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Combination of hydroxyurea and tranilast suppresses gemcitabine resistance induced by ribonucleotide reductase M1 in gemcitabine-resistant cells (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinagawa N, Minami K, Ishida T, Hijioka H, Yamamoto M, Kawahara K, Furukawa T, Nakamura N
  • 雑誌名: Oral Sci Int 巻: - 号: 3 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1002/osi2.1096
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 癌抑制遺伝子p53を制御する機構を利用し た新たな癌分子標的治療薬の創生 (2023)
  • 著者名/発表者名: 河原 康一、石原 由香、古川 龍彦
  • 学会等名: 日本薬学会第143年会
• [学会発表] ucleolar stress response predicts sensitivity to anticancer therapy, ANNUAL CONGRESS OF THE EUROPEAN ASSOCIATION FOR CANCER RESEARCH (2023)
  • 著者名/発表者名: Kohichi Kawahara, Shunsuke Nakagawa, Yasuhiro Okamoto, Tatsuhiko Furukawa
  • 学会等名: ANNUAL CONGRESS OF THE EUROPEAN ASSOCIATION FOR CANCER RESEARCH
  • 国際学会
• [学会発表] P53経路を活性化する新たながん分子標的治療薬の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 河原康一、古川龍彦
  • 学会等名: 第 82回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Nucleolar stress response predicts sensitivity to anticancer therapy (2023)
  • 著者名/発表者名: Kohichi Kawahara, Shunsuke Nakagawa, Yasuhiro Okamoto, Tatsuhiko Furukawa
  • 学会等名: 10th MDM2 workshop
  • 国際学会
• [学会発表] P53経路を活性化する核小体ストレス応答を利用した新規が ん分子標的治療 (2023)
  • 著者名/発表者名: 河原康一、古川龍彦
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [学会発表] がん抑制遺伝子P53を制御する機構を利用したがん分子標的治療薬の開発の試み (2022)
  • 著者名/発表者名: 河原康一、石原由香、古川龍彦
  • 学会等名: 日本ケミカルバイオロジー学会
• [学会発表] FMNL1の発現は悪性膠芽腫の運動性と浸潤性に関わる予後不良因子である (2022)
  • 著者名/発表者名: 古川龍彦、河原康一、南謙太朗
  • 学会等名: 第26回日本がん分子標的治療学会
• [学会発表] 抗がん剤治療の感受性を左右する核小体のストレス応答の役割解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河原康一、古川龍彦
  • 学会等名: 第26回日本がん分子標的治療学会
• [学会発表] オートファジ―誘導遺伝子BHLHE41の抗腫瘍活性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 古川龍彦、南謙太朗、永田俊之、山本雅達、河原康一、蔭山 俊、小松勝明、佐藤雅美
  • 学会等名: 第8回がんと代謝研究会
• [学会発表] 核小体ストレス応答機構によるトポイソメラーゼ阻害剤のがん治療感受性の制御の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河原 康一、古川龍彦
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] インテグリンβ5-FARP1-CDC42経路を通じた胃癌細胞の浸潤性の制御とその阻害 (2022)
  • 著者名/発表者名: 古川龍彦、山本雅達、河原康一、南謙太朗
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
• [学会発表] インテグリンβ５阻害剤はFARP1-CDC42経路を通じて胃がんの浸潤性を低下させる (2022)
  • 著者名/発表者名: 古川龍彦、南 謙太朗、河原康一、山本雅達
  • 学会等名: 第95回 日本薬理学会年会
• [学会発表] FARP1はインテグリンαvβ5に結合し、その発現上昇は進行胃がんの予後に関わる (2021)
  • 著者名/発表者名: 古川 龍彦、南 謙太朗、山本雅達、河原康一
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [備考] 分子腫瘍学研究内容
  • URL: https://www3.kufm.kagoshima-u.ac.jp/moloncl2/Research.html