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, 医学部附属病院, 特任助教(常勤) (50635381)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (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); 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 / 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細胞由来のうち最も破骨細胞を誘導し骨吸収をきたす細胞株(SCC7A株)と最も破骨細胞誘導に乏しく骨吸収が少ない細胞株(SCC7B 株)を研究に用いた。昨年までの研究でSCC7A亜株腫瘍の骨吸収部にはインターロイキン7(IL-7)が高発現してることを明らかにしており、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を軸とした解析を行なった。
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、T細胞を欠く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）SCCA亜株腫瘍な内のTリンパ球のほとんどがRANKL陽性であった、４）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、５）TILのFACS解析によりCD4陽性T細胞がRANKLを発現したことが示された、６）SCC7A, B腫瘍内の骨髄由来免疫抑制細胞(MDSC)には差がなかった。
SCC7A亜株が産生するIL-7がT細胞の腫瘍内浸潤を誘導し、CD4陽性T細胞のRANKL発現を誘導することで、腫瘍周囲の破骨細胞形成と骨吸収に関与する機序が考えられた。

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)に異動となった。異動前後の数ヶ月間は研究遂行できなかったが、分担者が大阪大学で研究を遂行した、現在は現所属機関での研究体制も整えることができた。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サブユニット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中である。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とTILのサブユニット解析を進める予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Sunitinib promotes apoptosis via p38 MAPK activation and STAT3 downregulation in oral keratinocytes. (2024)
  • 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: 30 号: 3 ページ: 639-649
  • DOI: 10.1007/s10753-023-01787-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] ACE2 expression and spike S1 protein-mediated immune responses in oral mucosal cells. (2023)
  • 著者名/発表者名: Akagi M, Ohta K, Fukada S, Sakuma M, Naruse T, Nakagawa T, Ono S, Nishi H, Shigeishi H, Aikawa T
  • 雑誌名: Oral Disease 巻: in press 号: 4 ページ: 2293-2305
  • DOI: 10.1111/odi.14670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pth1r Signal in Gli1+ Cells Maintains Postnatal Cranial Base Synchondrosis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Amano K, Kitaoka Y, Kato S, Fujiwara M, Okuzaki D, Aikawa T, Kogo M, Iida S.
  • 雑誌名: Journal of Dental Research 巻: 102 号: 11 ページ: 1241-1251
  • DOI: 10.1177/00220345231184405
  • 査読あり
• [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 号: 2 ページ: 639-649
  • 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] 扁平上皮癌の骨病変に出現する樹状細胞由来の破骨細胞形成 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宮川和晃、簑原雅人、自見英二郎、相川友直
  • 学会等名: 第42回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] 口腔扁平上皮癌の骨病変における細胞性免疫と破骨細胞との関係 (2023)
  • 著者名/発表者名: 簑原雅人、宮川和晃、 山下翔平、高畑惣介、田中晋、古郷幹彦、相川友直
  • 学会等名: 第68回日本口腔外科学会学術大会
• [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