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2021 年度 実施状況報告書

がん細胞特異的ATP放出機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K06851
研究機関名古屋大学

研究代表者

古家 喜四夫  名古屋大学, 総合保健体育科学センター, 研究員 (40132740)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワードATP放出 / ルミネッセンスイメージング / がん微小環境 / 乳がん細胞 / 低張刺激 / S1P / VRAC / LRRC8
研究実績の概要

がんは自らの周りに生存を維持するための微小環境を構築しており、そこにはATPが高濃度で存在する。このATPの大きな役割は分解によりアデノシンを生成、高濃度に維持することにより、がんに対する免疫攻撃を抑制することである。しかしがん微小環境においてATPが高濃度に維持されるメカニズムは分かっていない。本研究は、私たちの開発したATPリアルタイムイメージング法を用いて見出すことのできたがん細胞特異的なATP放出現象の機序と役割を明らかにし、がんにおけるATPシグナリングを解明することを目的としている。これまでに、低張刺激によって未分化の細胞株特異的に散漫的持続的なATP放出がみられ、それが容量調節性Cl-チャネル(VRAC)の阻害剤であるDCPIBでのみ阻害され、VRACの必須サブユニットであるLRRC8Aのノックダウン細胞において抑制されることからVRACの関与を確証した。このATP放出は低張刺激だけではなくがん微小環境にも多く存在する炎症性物質Sphingosine-1-Phosphate (S1P)で細胞容積変化を伴わずに活性化され、LRRC8Aのノックダウン細胞では抑制されることや乳がん細胞ではS1P受容体が多く発現していることなどからがん微小環境のATP放出に関してS1Pが重要な働きをしていることを示唆した。今年度そのS1Pの濃度依存性を決め、阻害剤やPCR実験によりサブタイプS1P1-5の中S1P1とS1P2が関与していることを明らかにした。これらの結果は学会で発表するとともに学術誌に論文として掲載された。

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

低張刺激によって未分化の乳腺株細胞において分化した細胞とは異なったパターンのATP放出機序を見出した。それが容量調節性Cl-チャネル(VRAC)の阻害剤であるDCPIBで阻害され、VRACの分子実体であるLRRC8AをsiRNAによる一時的な発現阻害、アデノウィルスを用いたshRNAの恒常発現株細胞作製によるノックダウンにより抑制されたことからVRACを介したATP放出であることを明らかにした。乳腺株細胞にはLRRC8A,C,Dのサブファミリーが多く発現しておりそのことを支持する。さらに炎症性物質Sphingosine-1-Phosphate(S1P)が細胞容積変化を伴わずにVRACを活性化すること、乳がん細胞においてS1P受容体(S1P1, S1P2)が発現していることなどを明らかにし、がん微小環境でS1Pが重要な役割を果たしていることを示唆した。これらの結果を論文にまとめることができ、ほぼ当初の計画どおり順調に進んでいるということができる。

今後の研究の推進方策

低張刺激およびS1P刺激による未分化細胞特異的なATP放出機序はVRACの主要構成分子であるLRRC8Aのノックダウンによって抑制されることを明らかにしたが、そのisoformsであるLRRC8B-Eの寄与は明らかではない。これらisoformsのノックダウン実験でATP放出との関連を確認していく。また等張条件下においてATP放出を誘起するS1Pはがん微小環境にも多く存在することからがんにおけるATP放出に深く関与していると考えられる。S1P受容体とVRAC活性化の機序を明らかにする。また論文投稿時指摘された細胞の代謝とATP放出の関連について細胞代謝アナライザーなどを用いて代謝経路とATP放出経路との関連を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

論文投稿のためのデスクワークに多くの時間を割き、2つの論文を仕上げることができた。その分実験にかける時間が少なくなり、またラボの移動に伴う引っ越しがあったため3ヶ月ほど終盤は実験ができず、実験遂行のための出費が抑えられた。次年度は限られた時間と経費であるが上記のように最後のまとめに必要な実験をできる限り行う。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Sphingosine-1-Phosphate Induces ATP Release via Volume-Regulated Anion Channels in Breast Cell Lines2021

    • 著者名/発表者名
      Furuya K, Hirata H, Kobayashi T, Sokabe M
    • 雑誌名

      Life

      巻: 11 ページ: 851

    • DOI

      10.3390/life11080851

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hypo-osmotic Stress Induces ATP Release via Volume-regulated Anion Channels in Undifferentiated Mammary Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Furuya K, Takahashi Y, Hirata H, Kobayashi T, Samsonov M, Sokabe M
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: April 26 ページ: -

    • DOI

      10.1101/2021.04.25.441329

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lytic Release of Cellular ATP: Physiological Relevance and Therapeutic Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Grygorczyk R, Boudreault F, Ponomarchuk O, Tan JJ, Furuya K, Goldgewicht J, Kenfack FD, Yu F
    • 雑誌名

      Life

      巻: 11 ページ: 700

    • DOI

      10.3390/life11070700

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] フィンゴシン-1-フォスフェートは未分化乳腺上皮株細胞において容積感受性アニオンチャネルを介したATP放出を引き起こす2021

    • 著者名/発表者名
      古家 喜四夫, 高橋 優子, 平田 宏聡, 小林 剛, 曽我部 正博
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会

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公開日: 2022-12-28  

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