癌細胞のデス小胞が惹起する新規なCAFリード型の癌浸潤プロセスの解明

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K17612
• 研究機関: 秋田大学
• 研究代表者: 伊藤 剛 秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60607563)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 癌関連線維芽細胞（CAF） / 癌浸潤 / アポトーシス / 細胞分裂

研究実績の概要

平成29年度、申請者は新規の癌浸潤システムを明らかとし、筆頭著者としてOncogene誌にて報告した。また、発がんや癌進展への関与が予想される細胞分裂メカニズムを明らかとし、筆頭著者としてScientific Reports誌にて報告した。
間質の癌関連線維芽細胞（CAF）が癌細胞のアポトーシスを誘導することを見つけた。癌アポトーシス細胞は大型の細胞外小胞を産生し、この小胞により刺激されたCAFは高い運動能を獲得することを明らかにした。このCAFは強い浸潤を示し、特にスキルス胃がん細胞44As3株はこのCAF浸潤に従った広範囲の浸潤を示した。一方、癌アポトーシス阻害はCAF浸潤を低下させ、癌浸潤は圧排性増殖型癌と類似した局所の範囲にとどまった。結果より、癌細胞死は癌浸潤様式を転換させるトリガーとなることが示唆された。
また、癌浸潤システム転換の詳細を引き続き検討した。この転換にとってCAF浸潤能が鍵となるが、MMP1とMT1-MMPが関連候補因子として同定された。
染色体と微小管の結合は、分裂初期には一過性にキネトコアと微小管側面への結合（側面結合）、その後に微小管末端へと転換（末端結合）される。申請者らにより、側面結合はキネトコア構成分子のHec1、ZW10、CENPEの連携により維持されることを明らかとした。ヒト子宮頸がん株HeLa細胞からこれら分子を同時に発現抑制すると、側面結合の欠損とその後の末端結合に解離が認められ、染色体分配は異常となった。正しい側面結合は末端結合への転換を保障することで、最終的に適切な染色体分配を担保することが示唆された。側面結合の異常は不均衡な染色体分配を導き、細胞の性質（浸潤能亢進など）を変化させることで癌悪性化に関与するかもしれない。

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

CAFの浸潤能を阻害できる各種の阻害剤を検討した結果、MMP阻害剤であるGM6001（MMP-1,2,3,7,8,9,14,26阻害）や微小管重合阻害剤であるNocodazoleの添加が有効であった。siRNAを用いたMMPs発現抑制により、CAF浸潤にとってMMP-1とMT1-MMP（MMP-14）の同時抑制が有効であることがわかった。CAFと44As3胃癌細胞をゲル上にて共培養することで癌浸潤を観察した結果（3Dゲル浸潤アッセイ）、MMPを阻害した場合ではCAFリード型癌浸潤から圧排性増殖様の癌浸潤様式への転換が認められた。

今後の研究の推進方策

CAFにおけるMMP1やMT1-MMP発現が癌アポトーシス細胞から産生される細胞外小胞により促進されるかどうか明らかにする。また、癌死細胞がアポトーシスを生じる際に細胞質中に含まれるMMPsが細胞外に放出され、細胞外マトリックスを切除する可能性を検討する。Caspase-3 FRET probeを用いて、CAFリード型浸潤時に癌アポトーシスがいつ、どこで生じるか追跡し、癌浸潤形態もしくはMMP活性との相関を検討する。これらを解析することで、最終的な浸潤形態(圧排型、播種型など)を推測可能とする癌浸潤様式の転換システムのモデル化を目指す。中皮細胞など他の間質細胞と膵臓癌、肺癌、乳癌など多臓器の癌細胞との組み合わせでも癌アポトーシス誘導およびその後の浸潤変化が生じるか検討する予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成29年度にはアポトーシスに関与する受容体とリガンドを同定するためのアポトーシス関連因子抗体アレイを予定していたが、実験予定を平成30年度に延期させたため。

研究成果

• [雑誌論文] Lateral attachment of kinetochores to microtubules is enriched in prometaphase rosette and facilitates chromosome alignment and bi-orientation establishment (2018)
  • 著者名/発表者名: Itoh G, Ikeda M, Iemura K, Amin MA, Kuriyama S, Tanaka M, Mizuno N, Osakada H, Haraguchi T, Tanaka K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 ページ: 3888.
  • DOI: 10.1038/s41598-018-22164-5.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cancer-associated fibroblasts induce cancer cell apoptosis that regulates invasion mode of tumours. (2017)
  • 著者名/発表者名: Itoh G, Chida S, Yanagihara K, Yashiro M, Aiba N, Tanaka M.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 36 ページ: 4434-4444
  • DOI: 10.1038/onc.2017.49.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 癌細胞のデス小胞が促進するCAF リード型の癌浸潤プロセスの解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 剛、田中 正光
  • 学会等名: 日本生化学学会東北支部例会
• [学会発表] CAF(Cancer-associated fibroblasts) induce cancer cells apoptosis that regulates invasion mode of tumors (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 剛、田中 正光
  • 学会等名: 日本癌学会
• [学会発表] 細胞運動時の膜動態機構におけるエンドサイトーシスの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中真仁、伊藤 剛、祐村惠彦
  • 学会等名: 日本細胞生物学会
• [学会発表] 細胞質分裂に複数のダイナミンが協調して働いている (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本甲子郎、伊藤剛、上田太郎、宮城島進也、祐村惠彦
  • 学会等名: 日本細胞生物学会
• [学会発表] 細胞性粘菌ダイナミンの細胞質分裂における機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本甲子郎、伊藤 剛、宮城島進也、上田太郎、祐村恵彦
  • 学会等名: 日本細胞性粘菌学会
• [学会発表] 細胞性粘菌の分裂時の細胞膜の動態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中真仁、伊藤 剛、祐村恵彦
  • 学会等名: 日本細胞性粘菌学会