研究課題
脊椎動物の骨髄は構造が複雑なため、内部で作られる血液細胞の発生機構には不明な点も多い。 これに対して、ショウジュバエの造血組織はよりシンプルであるが、細胞の増殖、分化の制御機構やそこで働く遺伝子は脊椎動物のものと驚くほど似ている。最近、ショウジュバエのmxc突然変異体では 造血組織内の未分化細胞が過剰増殖し、他の組織に浸潤することをみいだした。この変異体はヒト急性白血病のモデルになりうる。そこで、本研究ではこの新しい造血腫瘍突然変異体の癌化機構を細胞および遺伝子レベルで解明することを第一の目的とした。その結果、この変異体ではヒストン遺伝子の発現低下、同タンパクの減少により、クロマチン構造が弱くなっており、正常では抑制されていた遺伝子の発現が解除されている可能性が考えられた。その結果、血球細胞の分化抑制、過増殖に至ったという仮説を考えている。また、このモデルでは自然免疫経路が活性化し、その標的である AMPペプチドが誘導されていることがわかった。獲得免疫系がない昆虫でも癌細胞に応答して免疫系が活性化されている可能性が考えられた。さらにAMPの一種であるDiptericineが腫瘍組織上に特異的に局在していること、そこではアポトーシスが誘導されていることをみいだした。これらのAMPsには癌細胞に特異的に作用し、これを除去する働きがある可能性が考えられた。
1: 当初の計画以上に進展している
ショウジョウバエのmxc突然変異体では造血組織内の未分化細胞が過剰増殖し、他の組織に浸潤する。Mxcタンパク質はヒストンmRNAの転写とプロセシングに必要なHistone Locus Body複合体に含まれている。癌化変異体mxcmbn1の造血細胞ではHLBが形成されていないことを免疫染色法で確認した。この変異体ではヒストンmRNAやタンパク量が減少していた。他の HLB 因子のノックダウンでも同じ癌化表現型が観られたことから、変異体の造血細胞においてHLBが作られないことが癌化の原因である可能性が考えられた。遺伝子領域のヘテロクロマチン化により生じる表現型(PEV 表現型)を、mxcmbn1変異が抑圧した。この遺伝学的結果から変異体のクロマチン構造が脆弱になっている可能性が考えられた。すなわち変異体ではヒストン遺伝子の発現低下、同タンパクの減少により、クロマチン構造が弱くなり、抑制されていた癌関連遺伝子の発現が解除される。その結果、血球細胞の分化抑制、過増殖に至ったという仮説を考えている。また、mxcmbn1変異体において網羅的RNA-seq 解析をおこなったところ、コントロールと比べて癌化変異体では3種の自然免疫経路の標的遺伝子の発現が全て上昇していることがわかった。この造血器腫瘍変異体では自然免疫経路が活性化し、その標的である AMPペプチドが誘導されていた。獲得免疫系がない昆虫でも癌細胞に応答して免疫系が活性化されている可能性が考えられた。AMPs を産生する脂肪体において各ペプチドが大量発現していることを GFPレポータを用いて確認した。mxc変異体の体内には細菌等の感染は認められない。すなわち癌化した細胞の存在下でのみ免疫経路が活性化し、AMPsが誘導されている可能性が高い。
H３０年度は自然免疫系の強制的活性化あるいは標的遺伝子群(AMPs)の強制発現による癌化表現型の抑制効果を調査する。mxc癌化変異体で認められた自然免疫経路の活性化やAMPsの誘導が癌抑制に効果があるのかを確かめる。このためToll10bをGal/UASを用いてmxcmbn1変異体内で強制発現させ、自然免疫経路の構成的活性化が癌を抑制するのか確かめる。(2)造血組織の癌化が抑制されていないか、組織のサイズを測り調査する。(3)3種の自然免疫経路の標的AMPs(Defencin、Drosomycin、TotB 他3種)を変異体で強制発現させる。変異体の癌化が抑制されないか造血組織のサイズを測って調査する。体液中の AMPペプチドが癌化した血球細胞を特異的に認識する機構について解析する。 AMPs を大量発現しても体内の正常組織には影響が認められない。この特異性の原因を明らかにする。(1)Drosomycin-GFP、Defencin-GFPを発現させ、癌化した組織上にこれら AMPが選択的に結合していないか調べる。(2)哺乳類の癌細胞は細胞膜内に負に帯電したリン脂質を多く含む。蛍光プローブPSVueはこの特性を利用して癌細胞を特異的に標識できる。このプローブが正常組織よりも癌化した造血組織の細胞膜により多く結合するか、調査する。AMPsは正電荷アミ ノ酸が並んだドメインを介して癌細胞の膜に特異的に結合して損傷させるという仮説がmxc変異体の癌細胞にもあてはまるか検証する
当該年度の研究に必要な試薬などは関連する学内研究経費で購入した試薬類を併用することができたため、H２９年度の使用予定額はすべてH３０年度内に使用する予定である。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 5件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)
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