| 研究課題/領域番号 |
15K01811
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| 研究機関 | 公益財団法人微生物化学研究会 |
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研究代表者 |
百瀬 功 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所 沼津支所, 主席研究員 (10270547)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | がん微小環境 / 栄養欠乏 / 天然物化合物 |
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| 研究実績の概要 |
腫瘍内部は、がん細胞の旺盛な増殖活動および貧弱な腫瘍血管形成により低酸素・低栄養環境にある。腫瘍内部のがん細胞はそのような環境に適応して生存するために様々な適応反応を示す。その適応反応の一つが代謝経路の改変である。これまでに我々はグルコースやアミノ酸などの代謝に注目した新しいがん代謝阻害剤を探索し、がん治療へ応用を目的として研究を進めてきた。昨年、我々はカビの生産する2つの低分子化合物（PCAおよびPPA）が低栄養環境において選択的に細胞毒性を示すことを見いだした。本年度はそれらの作用機序の解明を目指した研究を行ってきた。PCAおよびPPAは異常有機酸に分類される低分子化合物であることから、主要な代謝経路に関係した分子に作用する可能性があると考え、ヒト膵がん細胞の中心代謝経路に与える影響についてメタボローム解析を用いて検討した。PCAをヒト膵がんPANC-1細胞に作用させて、細胞内の代謝物をCE-TOFMSにて解析したところ、218種の代謝物が同定できた。それらの中から110種の主要代謝物について定量値を算出したところ、グルタチオンが顕著に減少することがわかった。さらにグルタチオンの減少について詳細に調べたところ、PCAおよびPPAに対して薬剤用量依存的・時間依存的に低下することがわかった。グルタチオンは細胞内の主なレドックス制御分子であり、活性酸素種などの酸化ストレスに対して防御的に働くため、活性酸素種の細胞内レベルに与える影響について調べた。PCAおよびPPAは細胞内の活性酸素種を薬剤用量依存的・時間依存的に増加させた。したがってPCAおよびPPAは細胞内のグルタチオンの低下による活性酸素種の増加を導き、その活性酸素種が酸化ストレスを誘導し細胞死を引き起こすと考えられる。現在、グルタチオンの低下メカニズムと栄養欠乏との関連性を調べている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
本年度は低栄養選択的細胞毒性物質PCAおよびPPAの作用機序について解析を行なった。PCAおよびPPAの標的分子を推定するためにメタボローム解析を行なったが、この実験より有意義なデータが得られたことが研究の進展に大きく寄与した。薬剤の作用機序を解析するためには、薬剤が最初に作用する分子もしくはその分子の機能を検出する必要がある。我々は薬剤処理直後から1時間間隔でサンプリングを行い、薬剤処理の初期における代謝物の変動を詳細に調べた。また細胞死を指標に予備実験を行い、全体の数%にのみ細胞死を誘導する薬剤濃度を設定した。これらにより薬剤の初期反応を捉えることができ、その結果としてPCAおよびPPAの標的分子と推定しているグルタチオンを見いだすことができた。以上が順調に進んだ理由と考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後本研究は4つの推進方策で進めていく。
1.詳細な作用機序の解明：PACおよびPPAによるグルタチオンの低下機構については不明であるので、その作用機序について明らかにする。またグルタチオンの低下と低栄養選択的細胞毒性の関連性も不明であるので、その関連性についても明らかにする。
2.レドックス制御とがん治療への応用：グルタチオンは抗がん剤耐性や放射線耐性と深く関わりがあることが知られているので、PCAやPPAによる耐性解除作用と抗がん剤の増感作用について検討を行う。
3.誘導体展開：弊所内の有機合成化学者との共同研究によりPCAおよびPPAの誘導体を合成し、さらに優れた活性を示す化合物を探索する。
4.スクリーニング：これまでのスクリーニングを継続し、さらに有効な化合物を探索する。またスクリーニング源として放線菌およびカビ培養液の他にキノコや冬虫夏草ライブラリーを利用することにより多様な化合物を探索し、ヒット率を向上させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
若干の金額を次年度に繰り越したが、おおむね予定額を使用している。
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| 次年度使用額の使用計画 |
本年度の予算と合算して、当初の予定どおり使用する予定である。
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