| 研究課題/領域番号 |
19K07643
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
相原 仁 徳島大学, 先端酵素学研究所, 特任助教 (80587717)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 乳がん / ミトコンドリア |
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| 研究実績の概要 |
これまでに我々は、エストロゲン受容体（ER）陽性乳癌の病態として、乳癌特異的タンパク質BIG3が細胞質において、癌抑制因子PHB2をトラップし、PHB2の核移行を抑制するため、PHB2によるER標的遺伝子の転写抑制機能が無効化され、細胞増殖活性が維持されることを明らかにした。これに対する治療策として、BIG3-PHB2相互作用を阻害する分子内架橋ペプチドstERAPを開発し、PHB2の核移行化、それに伴う腫瘍形成の抑制を証明し、非臨床試験を進めている。一方で本研究代表者は、予後不良かつ治療が困難なトリプルネガティブ乳癌（TNBC）細胞において、BIG3およびPHB2は細胞増殖に必須であり、BIG3-PHB2複合体は主にミトコンドリアに局在することを見出した。本研究の目的は、ER陽性乳癌とは異なる、TNBC細胞のミトコンドリアにおけるBIG3-PHB2病態生理機能を解明することにあり、本年度は以下のことを明らかにした。
①BIG3ノックダウンおよびstERAP処理による細胞増殖抑制に伴い、ミトコンドリア形態異常が認められた。この形態異常は、ミトコンドリア融合もしくは分裂に非依存的に起きることが明らかになった。
②プロテオーム解析によって、ミトコンドリア周辺に局在してBIG3と相互作用する細胞骨格制御因子を同定した。この因子特異的阻害化合物によって、stERAP処理によるミトコンドリア形態異常が抑制された。
③BIG3結合因子探索の結果、ミトコンドリア-小胞体の接触部位を制御する種々の因子を同定した。stERAP処理によってミトコンドリア-小胞体の接触部位は減少した。
以上の結果から、TNBCにおいてBIG3-PHB2を中心とした巨大複合体は、癌病態ミトコンドリアの安定維持に必須であり、この脆弱性を標的としたTNBC治療の可能性を示唆する。
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| 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
当該年度において、研究実績概要に記載した項目①－③について、下記記載の通り、順調に成果が得られ、ミトコンドリアのBIG3-PHB2複合体病態生理機能について研究をまとめる準備段階にある。
①BIG3-PHB2を主軸にミトコンドリア外膜・内膜にわたって巨大な複合体が形成されていることが想定され、stERAPによってBIG3-PHB2の相互作用を阻害することによって、複合体の解離が引き起こされ、ミトコンドリアの形態が不安定になることが示された。この形態不安定は、ミトコンドリアの融合あるいは分裂の制御因子をノックダウンしても起きるため、融合・分裂とは本質的に異なるメカニズムで引き起こされると考察している。
②stERAPによるミトコンドリアの形態異常は、微小管、アクチン繊維配置のダイナミックな変化を伴うことが明らかとなった。BIG3結合因子のうち、細胞骨格制御に関わる因子の１つを同定した。この因子のノックダウンや特異的阻害剤は、stERAPによるミトコンドリアの形態異常を抑制した。
③ミトコンドリア-小胞体の接触を制御する因子のうち、BIG3と相互作用するミトコンドリア外膜、小胞体膜局在因子を同定した。そのうちミトコンドリア外膜因子をノックダウンするとstERAP処理によるミトコンドリア形態異常が抑制された。このことは、内膜から外膜に縦断的に局在するBIG3-PHB2巨大複合体が、ミトコンドリア-小胞体の接触部位制御およびミトコンドリア形態維持制御の両方に関わる可能性を示唆する。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに得られた成果を取りまとめて発表するための準備と補足的実験を行う。
①これまでにTNBC細胞３種類を用いて、ミトコンドリアBIG3-PHB2複合体のノックダウンおよびstERAPによる複合体解離によって細胞増殖抑制を証明してきた。TNBCはその分類の複雑性から現在では４種類のサブタイプに大別されているが、本研究代表者が発見してきた現象が、どのサブタイプに該当するか、その特異性や普遍性について、既存の多種類のTNBC細胞株を用いて半網羅的に検証する。またTNBC細胞を用いたXenograftモデルにより、stERAPの抗腫瘍効果を調べる。
②BIG3結合因子は、免疫沈降により同定してきたが、界面活性剤を用いた細胞成分の可溶化による複合体の不安定性などの弱点や困難を克服するため、BioID(近位依存性ビオチン標識）を用いたプルダウンアッセイおよびプロテオーム解析進める。主に微小管・アクチン繊維の動的構造を制御するBIG3相互作用因子の同定を目的とする。
③ミトコンドリア-小胞体の接触は、小胞体からミトコンドリアへのカルシウムイオン流入や脂質代謝制御に関与しており、これらの生理機能がミトコンドリア形態制御に関与しうるかを検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理由１：当初参加登録していた学会発表が、オンライン化に変更および次年度に延期となったため。
理由２：研究結果から、次に行う実験計画の優先順位が変わり、予定していた抗体、試薬・アッセイキットの購入に変更が生じたため。
使用計画：本年度新たに計画した実験計画により、癌細胞株の購入、プロテオーム解析で浮上した新たに検討すべき候補因子に対する抗体やsiRNAの購入に充てる。
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