細胞外ベシクルによるスフィンゴ糖脂質の癌微小環境と癌転移の制御機構の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K19616
• 研究機関: 中部大学
• 研究代表者: 古川 鋼一 中部大学, 生命健康科学部, 教授 (80211530)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• キーワード: エクソソーム / ガングリオシド / GD3 / インテグリン / 細胞膜 / EGF受容体 / 糖脂質

研究実績の概要

癌細胞由来の液性因子及びエクソソームによる微小環境の制御機能の解析のため、いくつかの有意義な成果を取得することができた。
1. メラノーマ、グリオーマ、小細胞性肺癌細胞株において、ガングリオシドGD3 を発現しないコントロール細胞と、GD3合成酵素遺伝子cDNA を導入して樹立したトランスフェクタント細胞株を用いて、超遠心法によりエクソソームの調製を行って、その糖脂質関連膜タンパク質分子の発現レベルをimmunoblotting で解析するとともに、親細胞株自身との比較検討を行った。その結果、GD3の発現の有無によらず、エクソソームのレベルに大きな差異は認めなかった。そこで、GD3の有無による、エクソソーム中のインテグリンの含量を比較検討したところ、GD3発現細胞の方が、各々の対応するGD3陰性コントロール細胞に比して、インテグリンが著明に増量していることが示された。このことは、各々のインテグリンのisoformに共通して認められた。一方、元の親細胞株の細胞膜のインテグリンに関しては、インテグリンのバンドの強さに明らかな差を認めなかった。
2. 同様に、癌細胞との関連が指摘されているEGF受容体４種に関して解析を行った結果、親の細胞株の膜における発現がGD3発現細胞で亢進していた。エクソソームにおいて同様に比較検討したところ、やはりGD3陽性細胞で発現が亢進しており、エクソソームだけの現象ではないことが分かった。
3. エクソソーム中の糖脂質組成を、生化学的抽出とTLCによる検出で比較検討したところ、基本的に親株における糖脂質の組成と同様のプロフィールが認められた。現在、質量分析にて詳細な解析を行っている。
4. GD3陽性細胞由来のエクソソームが、培養GD3陰性細胞に与える生物学的作用を検討し、基本的なシグナル分子の活性化を認めており、現在、詳細に検討中である。

研究成果

• [国際共同研究] ハーバード大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ハーバード大学
• [国際共同研究] リール大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: リール大学
• [雑誌論文] Novel molecular mechanisms for roles of gangliosides in the nervous system elucidated by genetic engineering (2020)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, K., Ohmi, Y., Yesmin, F., Tajima, O., Kondo, Y., Pu Zhang, P., Hashimoto, N., Ohkawa, Y., Bhuiyan, R.H., Furukawa, K
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 21 ページ: E1906
  • DOI: 10.3390/ijms21061906
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] New era of research on cancer-associated glycosphingolipids (2019)
  • 著者名/発表者名: Furukawa K, Ohmi Y, Ohkawa Y, Bhuiyan RH, Zhang P, Tajima O, Hashimoto N, Hamamura K, Furukawa K
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 110 ページ: 1544-1551
  • DOI: 10.1111/cas.14005
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ceramide moiety of disialoganglioside (GD3) is essential for GD3 recognition by the sialic acid-binding lectin SIGLEC7 on the cell surface (2019)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto N, Ito S, Tsuchida A, Bhuiyan RH, Okajima T, Yamamoto A, Furukawa K, Ohmi Y, Furukawa K
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 294 ページ: 10833-10845
  • DOI: 10.1074/jbc.RA118.007083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cholera toxin B induces interleukin-1β production from resident peritoneal macrophages through the pyrin inflammasome as well as the NLRP3 inflammasome (2019)
  • 著者名/発表者名: Orimo T, Sasaki I, Hemmi H, Ozasa T, Fukuda-Ohta Y, Ohta T, Morinaka M, Kitauchi M, Yamaguchi T, Sato Y, Tanaka T, Hoshino K, Katayama KI, Fukuda S, Miyake K, Yamamoto M, Satoh T, Furukawa K, Kuroda E, Ishii KJ, Takeda K, Kaisho T
  • 雑誌名: Int. Immunol. 巻: 18 ページ: 657-668
  • DOI: 10.1093/intimm/dxz004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deficiency of GD3 Synthase in Mice Resulting in the Attenuation of Bone Loss with Aging (2019)
  • 著者名/発表者名: Yo S, Hamamura K, Mishima Y, Hamajima K, Mori H, Furukawa K, Kondo H, Tanaka K, Sato T, Miyazawa K, Goto S, Togari A
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 10 ページ: 2825
  • DOI: 10.3390/ijms20112825
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of Enzyme Activity in Mutated B4GALNT1 Gene Products in Patients with Hereditary Spastic Paraplegia Results in Relatively Mild Neurological Disorders: Similarity with Phenotypes of B4galnt1 Knockout Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Bhuiyan RH, Ohmi Y, Ohkawa Y, Zhang P, Takano M, Hashimoto N, Okajima T, Furukawa K, Furukawa K
  • 雑誌名: Neuroscienc 巻: 397 ページ: 94-106
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2018.11.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] TNFα-signal and cAMP-mediated signals oppositely regulate melanoma- associated ganglioside GD3 synthase gene in human melanocytes (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi R, Kambe M, Miyata M, Jeyadevan U, Tajima O, Furukawa K, Furukawa K
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 9 ページ: 14740
  • DOI: 10.1038/s41598-019-51333-3
  • 査読あり
• [学会発表] Regulation of cell signals by glycosphingolipids via cluster formation on the cell surface (2019)
  • 著者名/発表者名: Koichi Furukawa, Yuki Ohkawa, Kei Kaneko, Noboru Hashimoto, Zhang Pu, Robiul H. Bhuiyan, Yuhsuke Ohmi, Keiko Furukawa
  • 学会等名: International Symposium on Bio-CHAINs from Single Molecules to Highly Organized Systems. co-organized by G-CHAIN and CREST exosome project
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 糖鎖とシグナル伝達 (Sugar chains and signal transduction) (2019)
  • 著者名/発表者名: 古川鋼一
  • 学会等名: 第17回糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム(JCGG) Symposium ~糖鎖研究と他領域との統合~
  • 招待講演
• [学会発表] Hydroxylation of ceramide modifies sensitivity of GD3-positive cancer cells to the killing of natural killer cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Koichi Furukawa, Noboru Hashimoto, Akihito Yamamoto, Paul Crocker, Yusuke Ohmi, Robiul H. Bhuiyan, Keiko Furukawa
  • 学会等名: International Symposium on Glycoconjugates (IGO GLYCO25)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シアル酸結合レクチンSiglec7のガングリオシドGD3認識に対するセラミド構造の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋本 登、伊藤静香、土田明子、Roubiul H. Bhuiyan、岡島徹也、山本朗仁、古川圭子、大海雄介、古川鋼一
  • 学会等名: 第38回日本糖質学会
• [学会発表] 大腸癌におけるGb3の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北沢裕昭、田中 祥、藤井 碧、大海雄介、大川祐樹、喬 善楼、田島織絵、古川圭子、古川鋼一
  • 学会等名: 第38回日本糖質学会
• [学会発表] Unique function of ganglioside GD2 in malignant melanomas (2019)
  • 著者名/発表者名: Farhana Yesmin、Robiul H. Bhuiyan、Yuhsuke Ohmi、Tetsuya Okajima、Keiko Furukawa、Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第38回日本糖質学会
• [学会発表] Roles of ganglioside GD3 in the regulation of microenvironment of Gliomas (2019)
  • 著者名/発表者名: Pu Zhang、Yuki Ohkawa、Robiul H. Bhuiyan、Hiroyuki Momota、Toshihiko Wakabayashi、Akira Kato、Yuhsuke Ohmi、Keiko Furukawa、Tetsuya Okajima、Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第38回日本糖質学会
• [学会発表] Roles of ganglioside GD3 in the regulation of microenvironment of gliomas (2019)
  • 著者名/発表者名: Pu Zhang、Okiru Komine、Yuki Ohkawa、Yuhsuke Ohmi、Robiul H. Bhuiyan、Akira Kato、Keiko Furukawa、Tetsuya Okajima、Toshihiko Wakabayashi、Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Targeting GD2 on cancer cells by an anti-GD2 antibody is promising in a variety of cancers: Challenge by CAR T (2019)
  • 著者名/発表者名: 古川鋼一、赤堀 泰、大海雄介、ファーハナ イエスミン、浦野 健、古川圭子、珠玖 洋
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] TNFa-and cAMP-signals oppositely regulate melanoma associated ganglioside GD3 synthase gene in human melanocytes (2019)
  • 著者名/発表者名: 竹内理香、神戸真理子、宮田麻衣子、ウプル ジャワデワン、田島織絵、古川鋼一、古川圭子
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Development of new CAR that suppress GD2 expressing tumors (2019)
  • 著者名/発表者名: 赤堀 泰、古川鋼一、藤原 弘、美輪啓志、奥村悟司、王立楠、加藤琢磨、宮原慶裕、瀬尾尚宏、 田中義正、珠玖 洋
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Unique function of ganglioside GD2 in malignant melanomas (2019)
  • 著者名/発表者名: Farhana Yesmin、Robiul H. Bhuiyan、Yuhsuke Ohmi、Tetsuya Okajima、Keiko Furukawa、Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Roles of asialo-series ganglioside GD1alpha in human cancer cell lines (2019)
  • 著者名/発表者名: Robiul H. Bhuiyan、Farhana Yesmin、Yuji Kodo、Yuki Ohkawa、Yuhsuke Ohmi、Pu Zhang、Tetsuya Okajima、Keiko Furukawa、Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] マウスアストロサイト上に発現するガングリオシドの機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大海雄介, 北浦洋子, 伊藤多佳子, 伴崚太, 古川圭子, 武田明, 河原敏男, 古川鋼一
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] Increased readthrough of premature termination codon of B4GALNT1 gene depending on cell cycle (2019)
  • 著者名/発表者名: Robiul H. Bhuiyan, Farhana Yesmin, Yuhsuke Ohmi, Yuki Ohkawa, Tetsuya Okajima, Keiko Furukawa, Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] Extracellular vesicles secreted from ganglioside GD3-expressing cancer cell lines contain high levels of integrins: Roles of lipid rafts (2019)
  • 著者名/発表者名: Koichi Furukawa, Iori Kobayashi, Yoshiki Kodama, Yuhsuke Ohmi, Satoko Yamamoto, Yuki Ohkawa, Mariko Kambe, Keiko Furukawa
  • 学会等名: ISEV (International Society for Extracellular Vesicles)
• [図書] 糖鎖生物学、生命現象と糖鎖情報 神経と糖鎖(II) 神経機能 (2020)
  • 著者名/発表者名: 古川鋼一、大海雄介、田島織絵、古川圭子
  • 総ページ数: -
  • 出版者: 名古屋大学出版会
  • ISBN: 978-4-8158-0981-2
• [図書] 糖鎖生物学、生命現象と糖鎖情報 免疫と糖鎖(I) 免疫調節 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大海雄介、古川鋼一
  • 総ページ数: -
  • 出版者: 名古屋大学出版会
  • ISBN: 978-4-8158-0981-2
• [産業財産権] GD2結合性分子 (2019)
  • 発明者名: 珠玖洋、赤堀泰、三輪啓志、藤原弘、古川鋼一、古川圭子、大海雄介
  • 権利者名: 三重大学、中部大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2019-142358