がん微小環境における骨吸収機序： IL-７とRANKL発現機序を軸とした解析

• 研究課題/領域番号: 22K10145
• 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57060:外科系歯学関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 相川 友直 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (00362674)
• 研究分担者: 宮川 和晃 大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (50635381)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (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); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 骨吸収 / 扁平上皮癌 / SCC / 破骨細胞 / インターロイキン7 / RANKL

研究開始時の研究の概要

口腔がんは骨を著しく吸収させながら深く浸潤するタイプと、骨吸収も浸潤も弱いタイプに分類され、前者の治療は困難になる。今までの研究から、インターロイキン７（IL-7）を発現するがん細胞は骨吸収が強く、骨に浸潤する可能性があること、IL-7ががんに浸潤した免疫細胞に作用して、骨吸収を促進する可能性を考えて本研究を計画した。
本研究では、IL-7が癌微小環境で、どのように破骨細胞形成を促進するのかを研究する。

研究実績の概要

マウス扁平上皮癌細胞株SCC7細胞由来の４系統の亜株細胞を正常免疫を有するC3H/HeJマウス、すなわち、シンジェニックマウスの頭頂部に細胞を移植し、それらの骨吸収状態をマイクロCT撮影および組織学的に評価した。４系統の亜株のうち最も骨吸収をきたす細胞株（SCC7A株）と最も骨吸収が少ない細胞株（SCC7B株）を研究に用いた。２つの亜株細胞は遺伝子配列的に同一細胞であった。
SCC7A亜株腫瘍の骨吸収部位に発現する遺伝子とSCC7B亜株腫瘍の骨吸収に乏しい部位に発現する遺伝子の特徴をRNAシークエンス法で比較検討した結果、SCC7A亜株腫瘍の骨吸収部にはインターロイキン7（IL-7）が高発現していた。SCC7A亜株の腫瘍の骨吸収は、抗LI-7中和抗体の局所投与あるいは腹腔内投与で抑制されたため、SCC7A亜株細胞のがん微小環境における骨吸収機序として IL-７を軸とした解析に取り組んだ。SCCA亜株腫瘍とB亜株腫瘍の骨吸収の差異、破骨細胞形成の差異、骨吸収関連遺伝子発現の差異、腫瘍浸潤リンパ球（TIL）の差異について検討した。その結果、以下の結果を得た。①シンジェニックマウス移植腫瘍ではSCCA亜株の骨吸収と破骨細胞形成が見られたが、ヌードマウス移植腫瘍ではなかった、②シンジェニックマウス移植腫瘍のTILをCD3抗体染色で評価すると、SCC7A亜株腫瘍内のに有意なT細胞浸潤が観察された、③シンジェニックマウスのSCC7A亜株腫瘍のRANKL遺伝子発現、TRAP遺伝子発現、カテプシンK遺伝子発現は抗IL-7中和抗体投与により著しく低下した。④TILのFACS解析のよりCD4陽性T細胞がRANKLを発現した。
SCC7A亜株が産生するIL-7がT細胞のRANKL発現を誘導し、破骨細胞形成、骨吸収に関与することが考えられた。

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

本課題申請後で、課題採用以前の2022年1月に前任機関（大阪大学）から現機関（広島大学）に移動となった。異動前後の数ヶ月間は研究遂行できなかった。そのため、共同研究者である分担者が大阪大学で研究を遂行しており、現在は現機関での研究体制も整得ることができた。本年度に計画していたSCC7A亜株細胞腫瘍内の浸潤リンパ球の解析にも着手できており、概ね順調といえる。

今後の研究の推進方策

扁平上皮癌腫瘍内のT細胞浸潤とT細胞での破骨細胞誘導因子であるRANKL発現が本腫瘍の骨吸収に関連していると考えており、そのままいかなるサブセットのT細胞が誘導され、どの細胞がRANKLを発現するのか、発現されたRANKLは骨吸収に関連しているのか、扁平上皮癌細胞が産生するIL-7がとT細胞でのRANKL発現の軸がどこまで重要であるのかを検討する予定である。
手法としてはTILのFACS解析を進める。加えて、臨床検体を用いて、口腔扁平上皮癌の骨吸収病変におけるIL-7発現と破骨細胞形成を検討する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Chemical inhibition of LSD1 leads to epithelial to mesenchymal transition in vitro of an oral squamous cell carcinoma OM-1 cell line via release from LSD1-dependent suppression of ZEB1. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamakado N, Okuda S, Tobiume K, Uetsuki R, Ono S, Mizuta K, Nakagawa T, Aikawa T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: in press ページ: 23-29
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.01.062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Physical Properties and Antimicrobial Release Ability of Gentamicin-Loaded Apatite Cement/α-TCP Composites: An In Vitro Study. (2023)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K, Ninomiya Y, Takechi M, Tsuru K, Ishikawa K, Shigeishi H, Ohta K, Aikawa T.
  • 雑誌名: Materials (Basel). 巻: 16 号: 3 ページ: 995-995
  • DOI: 10.3390/ma16030995
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sunitinib promotes apoptosis via p38 MAPK activation and STAT3 downregulation in oral keratinocytes. (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukada S, Ohta K, Sakuma M, Akagi M, Kato H, Naruse T, Nakagawa T, Shigeishi H, Nishi H, Takechi M, Aikawa T.
  • 雑誌名: Oral Disease 巻: in press
  • DOI: 10.1111/odi.14457
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of CEACAM1 in oral keratinocytes on HO-1 expression induced by Candida β-glucan particles. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakuma M, Ohta K, Fukada S, Akagi M, Kato H, Ishida Y, Naruse T, Takechi M, Shigeishi H, Nishi H, Aikawa T.
  • 雑誌名: J Appl Oral Sci. 巻: 30
  • DOI: 10.1590/1678-7757-2022-0158
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibition of angiogenesis and tumor progression of MK-0429, an integrin αvβ3 antagonist, on oral squamous cell carcinoma. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa T, Ohta K, Naruse T, Sakuma M, Fukada S, Yamakado N, Akagi M, Sasaki K, Niwata C, Ono S, Aikawa T.
  • 雑誌名: J Cancer Res Clin Oncol. 巻: 148 号: 12 ページ: 3281-3292
  • DOI: 10.1007/s00432-022-04100-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 口腔扁平上皮癌の骨病変における細胞性免疫の関与 (2023)
  • 著者名/発表者名: 蓑原雅人、宮川和晃、山下翔平、高畑惣介、相川友直、田中晋
  • 学会等名: 第77回日本口腔科学会学術集会