除鉄による幹細胞性喪失のメカニズムの解明と癌幹細胞治療への新展開

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K08539
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 大原 利章 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (40623533)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: がん幹細胞 / 鉄

研究実績の概要

１）幹細胞性維持に関わる未知の鉄代謝経路の解明
幹細胞性マーカー(Nanog等)を発現している口腔扁平上皮細胞癌株HSC-2, 食道腺癌OE33に対して、鉄キレート剤(DFX)を投与すると3価の鉄の取り込みに主に関与するトランスフェリンレセプター(TfR)には明らかな変化は認められなかったが、2価鉄の取り込みを行うDMT-1の発現がWB法で著名に低下していた。2価鉄を蛍光プローブ(Ferhonox-1)で細胞を染色して検討すると、DFXを投与すると細胞内2価鉄の局在に変動が認められた。
２）新しい着想に基づく癌幹細胞治療法の新機軸への挑戦
HSC-2, OE33に対して、鉄キレート剤(DFX)により幹細胞性を抑制し、CDDPと併用する治療法の検討を行った。DFXの投与を行うと癌細胞の増殖抑制効果に加えて、WB法で幹細胞性マーカーのNanog, Sox2, Ocr3/4, klf4の発現抑制が認められ、Sphere formation assayでSphere形成能の抑制が認められ、機能的にも幹細胞性が抑制されている事が明らかとなった。一方、CDDP単独の投与では幹細胞性マーカーの発現低下やSphere形成能の低下は認められなかった。さらに、HSC-2細胞株を用いてヌードマウスに皮下腫瘍を作成し、CDDPとDFX併用を行うと単剤と比較して抗腫瘍効果が増強される事が確認された。
これらのことから、幹細胞性の制御には2価鉄が深く関係している事が示唆され、鉄キレート剤を用いる事で癌細胞の幹細胞性が機能的にも抑制されることが明らかとなり、鉄代謝を標的とする事で癌の幹細胞性を制御できる新たな治療法となり得る事が示唆された。

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

幹細胞性の制御に2価鉄が深くかかわっている知見を得る事ができ、担癌動物モデルにおいても抗腫瘍効果の増強効果を確認する事ができた。幹細胞性制御のメカニズムの解明には至っていないものの、基礎データの収集ができたことと動物実験の結果も得ることができたため、概ね順調に進展していると考えられた。

今後の研究の推進方策

今後は引き続き、幹細胞性維持に関わる未知の鉄代謝経路の解明するために、幹細胞マーカーについて蛋白レベルでの変化以外にもmRNA等のデータを収集し、幹細胞性制御のメカニズムを明らかにする。また、幹細胞性制御時に合わせて変化する癌幹細胞の機能面（サイトカイン等）に着目し、その変化を明らかにすることで、新たな癌幹細胞の理解と治療応用時の優位性につなげていきたい。これらの結果をまとめる事で、計画通りの研究の遂行が可能と考えている。

次年度使用額が生じた理由

予定していた実験がスムーズに進んだため、試薬等の購入が想定よりも少なくできたため、次年度使用額が生じた。次年度も予定された実験を行い、最終的に計画通りの研究を進めたいと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] A Novel Combination Cancer Therapy with Iron Chelator Targeting Cancer Stem Cells via Suppressing Stemness. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Katsura, Toshiaki Ohara, Kazuhiro Noma, Takayuki Ninomiya, Hajime Kashima, Takuya Kato, Hiroaki Sato, Satoshi Komoto, Toru Narusaka, Yasuko Tomono, Boyi Xing, Yuehua Chen, Hiroshi Tazawa, Shunsuke Kagawa, Yasuhiro Shirakawa, Tomonari Kasai, Masaharu Seno, Akihiro Matsukawa and Toshiyoshi Fujiwara
  • 雑誌名: Cancers 巻: 11 ページ: 117
  • DOI: 10.18632/oncotarget.25973.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Iron depletion suppress the stemness markers and functions of cancer stem cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Ohara, Yuki Katsura, Kazuhiro Noma, Toru Narusaka, Takayuki Ninomiya, Hiroaki Sato, Satoshi Komoto, Takuya Kato, Yasuko Tomono, Hiroshi Tazawa, Shunsuke Kagawa, Yasuhiro Shirakawa, Toshiyoshi Fujiwara
  • 学会等名: 109th Annual Meeting American Association for Cancer Research
  • 国際学会
• [学会発表] 除鉄による癌幹細胞の幹細胞性マーカーと機能は制御される (2018)
  • 著者名/発表者名: 大原 利章、Sun, Yingfu、友野 靖子、松川 昭博
  • 学会等名: 第107回日本病理学会総会
• [学会発表] 鉄キレート剤の幹細胞性制御による新規癌治療法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大原利章、桂佑貴、野間 和広、鳴坂 徹、佐藤浩明、河本慧、加藤卓也、田澤大、香川 俊輔、藤原 俊義
  • 学会等名: 第77回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 鉄キレート剤の幹細胞性制御による新規癌治療法の確立 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大原利章、桂佑貴、野間 和広、鳴坂 徹、二宮 卓之、友野靖子、田澤大、香川 俊輔、白川 靖博、松川 昭博、藤原 俊義
  • 学会等名: 第29回日本消化器癌発生学会総会