細胞外分泌小胞における糖鎖と膜分子のクラスター形成による微小環境制御の動態解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22518
• 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, 特任教授 (80211530)
• 研究分担者: 大海 雄介 中部大学, 生命健康科学部, 助教 (10584758) ; 古川 圭子 中部大学, 生命健康科学部, 教授 (50260732)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: 細胞外小胞 / 微小環境 / エクソソーム / サブセット / クラスター形成 / シグナル

研究実績の概要

癌細胞及び正常細胞の制御において細胞外分泌小胞（EV）の果たす役割が重要視されている。しかし、その実体の多くは不明であり、その中での複合糖質糖鎖の機能に関する知見は乏しい。特に癌関連スフィンゴ糖脂質がEV上で膜分子と分子クラスターを形成して機能することを想定し、1. 糖鎖を基準にしたEVの分離・精製法の開発とサブセット毎の分別的機能の解明、2. EVに搭載される分子群と糖脂質とのクラスター形成、3. EVの細胞内取込みと各サブセットの間の細胞制御機能の異同の解明、を目的として、種々の取組みを実施し、以下の成果を挙げた。
1. EVを、発現する糖鎖に基づいてサブセットに分離・精製する方法を開発するために、Tim4-ビーズへのEVの捕捉に基づいたフローサイトメトリー法を確立した。種々の酸性糖脂質ガングリオシドを発現するメラノーマ細胞パネルを用いて、発現糖脂質糖鎖と分泌EV上の発現糖鎖の発現パターンがよく合致することを示した。さらにEV調製用の培養液に血清を添加した場合に、特定糖脂質に非合理的な発現が検出されることから、人工培地を用いることにした。
2. EVが含有する脂質や糖脂質の化学組成と分子種につき、EV分泌細胞のそれとを比較検討した結果、メラノーマに強く発現する酸性糖脂質GD3の発現細胞と、それに由来するEVとの間において、EVの脂質は細胞膜の脂質ラフトに局在する脂質に類似の特徴が認められた（かずさDNA研：池田博士）。
3. 糖鎖をリモデリングしたメラノーマ細胞を用いて、分泌EVの培養細胞に対する作用を比較検討したところ、癌関連GD2発現細胞由来のEVは、非発現細胞の細胞増殖能、浸潤能を亢進すると共に、シグナル分子の活性化を増強することが示された。同様の検討を、ヒトグリオーマ細胞株で実施して、細胞形質やシグナル制御に類似の作用を惹起することが判明した。

研究成果

• [国際共同研究] Cittagong University/Dep Biochem and Mol Biol(バングラデシュ)
  • 国名: バングラデシュ
  • 外国機関名: Cittagong University/Dep Biochem and Mol Biol
• [国際共同研究] Harvard University/Dep Neurol, Boston Children’s Hosp(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Harvard University/Dep Neurol, Boston Children’s Hosp
• [雑誌論文] Distinguishing Functional Exosomes and Other DNA-containing Extracellular Vesicles Based on the Difference in Strength of Negative Membrane Charge (2022)
  • 著者名/発表者名: Seo, N., Nakamura, J., Kaneda, T., Tateno, H., Shimoda, A., Ichiki, T., Furukawa, K., Hirabayashi, J., Kazunari, A., Shiku, H.
  • 雑誌名: J. Extracell. Vesicles 巻: 11 ページ: e12205
  • DOI: 10.1002/jev2.12205.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Signaling domains of cancer-associated glycolipids. Tribute to Professor Sen-itiroh Hakomori (2022)
  • 著者名/発表者名: Furukawa, K., Ohmi, Y., Hamamura, K., Kondo, Y., Ohkawa, Y., Kaneko, K., Hashimoto, N., Farhana, Y., Bhuiyan, R.H., Tajima, O., Furukawa, K.
  • 雑誌名: Glycoconj. J. 巻: 39 ページ: 145-155
  • DOI: 10.1007/s10719-022-10051-1.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Majority of alpha2,6-sialylated glycans in adult mouse brain exist in O-glycans: SALSA-MS analysis for knockout mice of alpha2,6-sialyltransferase genes (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohmi, Y., Nishikaze, T., Kitaura, Y., Ito, T., Yamamoto, S., Sugiyama, F., Matsuyama, M., Takahashi, Y., Takeda, A., Kawahara, T., Okajima, T., Furukawa, K. and Furukawa, K.
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: 31 ページ: 557-570
  • DOI: 10.1093/glycob/cwaa105.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lewis y expressed in oral squamous cell carcinomas attenuates malignant properties via down-regulation of EGF signaling (2021)
  • 著者名/発表者名: Hotta, H., Hamamura, K., Shibuya, H., Ohmi, Y., Furukawa, K., Furukawa, K.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 41 ページ: 1821-1830
  • DOI: 10.21873/anticanres.14948.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lack of GD3 synthase (St8sia1) attenuates malignant properties of gliomas in genetically engineered mouse model. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ohkawa, Y., Zhang, P., Momota, H., Kato, A., Hashimoto, N., Ohmi, Y., Bhuiyan, R.H., Natsume, A., Wakabayashi, T., Furukawa, K, Furukawa K.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 112 ページ: 3756-3768
  • DOI: 10.1111/cas.15032.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] St8sia1-deficiency in mice alters tumor environments of gliomas, leading to reduced disease severity (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang, P., Ohkawa, Y., Yamamoto, S., Momota, H., Kato, A., Kaneko, K., Natsume, A., Farhana, Y., Ohmi, Y., Okajima, T., Bhuiyan, R.H., Wakabayashi, T., Furukawa, K., Furukawa, K.
  • 雑誌名: Nagoya J. Med. Sci. 巻: 83 ページ: 535-549
  • DOI: 10.18999/nagjms.83.3.535
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Contribution of glucosylceramide synthase to the proliferation of mouse osteoblasts (2021)
  • 著者名/発表者名: Mishima, Y., Hamamura, K., Kato, H., Furukawa, K., Tashima, Y., Okajima, T., Kondo, H., Sato, T., Miyazawa, K., Goto, S., and Togari, A.
  • 雑誌名: In Vivo 巻: 35 ページ: 3111-3123
  • DOI: 10.21873/invivo.12606.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ganglioside GD2 Enhances the Malignant Phenotypes of Melanoma Cells by Cooperating with Integrins (2021)
  • 著者名/発表者名: Yesmin, F., Bhuiyan, R.H., Ohmi, Y., Yamamoto, S., Kaneko, K., Ohkawa, Y., Zhang, P., Hamamura, K., Cheung, N-K.V., Kotani, N., Honke, K., Okajima, T., Kambe, M., Tajima, O., Furukawa, K., Furukawa, K.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 23 ページ: 423
  • DOI: 10.3390/ijms23010423.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A nontoxigenic form of Shiga toxin 2 suppresses the production of amyloid β by altering the intracellular transport of amyloid precursor protein through its receptor-binding B-subunit (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato, W., Watanabe-Takahashi, M., Hamabata, T., Furukawa, K., Funamoto, S., Nishikawa, K.: A nontoxigenic form of Shiga toxin 2 suppresses the production of amyloid β by altering the intracellular transport of amyloid precursor protein through its receptor-binding B-subunit
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 557 ページ: 247-253
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.04.015.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Analysis of control mechanisms of cancer microenvironments by sugar chains in colorectal cancer cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Momoka Horiuchi, Yusuke Omi, Satoko Yamamoto, Hiroaki Kitazawa, Farhana Yesmin, Robiul Bhuiyan, Orie Tajima, Keiko Furukawa, Noboru Hashimoto, Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Changes of integrins in glycolipid-modified melanoma-derived exosomes (2021)
  • 著者名/発表者名: Kei Kaneko, Yuhsuke Ohmi, Mariko Kambe, Qi Li, Yesmin Farhana, Satoko Yamamoto, Yoko Kitaura, Takako Ito, Robiul H. Bhuiyan, Orie Tajima, Koichi Furukawa, Keiko Furukawa
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Ganglioside GD2 enhances malignant properties of melanoma by co-operating with integrin (2021)
  • 著者名/発表者名: Farhana Yesmin, Robiul H. Bhuiyan, Yuhsuke Ohmi, Momoka Horiuchi, Tetsuya Okajima, Satoko Yamamoto, Keiko Furukawa, Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Unique effects of expression of asialo-series ganglioside GD1alpha in human cancer cell lines (2021)
  • 著者名/発表者名: Bhuiyan Robiul H., Farhana Yesmin, Yuji Kondo, Yuki Ohkawa, Yuhsuke Ohmi, Pu Zhang, Tetsuya Okajima, Keiko Furukawa, Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Development of novel and fully-murinized assessment system for CAR-T therapy (2021)
  • 著者名/発表者名: 根岸航平、藤原 弘、赤堀 泰、三輪啓志、王 立楠、古川鋼一、珠玖 洋
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Ganglioside GD2 cooperate with integrin in the enhancement of malignant properties of melanoma cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Farhana Yesmin, Robiul H. Bhuiyan, Yuhsuke Ohmi, Momoka Horiuchi, Tetsuya Okajima, Satoko Yamamoto, Kei Kaneko, Keiko Furukawa, Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会
• [学会発表] スフィンゴ糖脂質による肝脂肪蓄積制御メカニズムの検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田島織絵、古川圭子、古川鋼一
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会
• [学会発表] ヒトグリオーマ細胞由来エクソソームに発現するガングリオシドの機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大海雄介、Li Qi、山本聡子、北浦洋子、伊藤多佳子、佐藤詩歩、金子 慶、神戸眞理子、イエスミン ファーハナ、田島織絵、モハンマド A ハスナット、河原敏男、古川圭子、古川鋼一
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会
• [学会発表] 初代培養アストロサイト上に発現するガングリオシドの役割 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐藤詩歩、北浦洋子、伊藤多佳子、田島織絵、古川圭子、河原敏男、古川鋼一、大海雄介
  • 学会等名: 第94回日本生化学会大会
• [学会発表] Ganglioside GD3 enhances the expression of integrins on extracellular vesicles (EVs) to exert its functions (2021)
  • 著者名/発表者名: Kei Kaneko, Yuhsuke Ohmi, Mariko Kambe, Farhana Yesmin, Satoko Yamamoto, Yoko Kitaura, Takako Ito, Orie Tajima, Koichi Furukawa, Keiko Furukawa
  • 学会等名: 第40回日本糖質学会年会
• [学会発表] アストロサイトに発現するガングリオシドの機能解析と近傍分子の同定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐藤詩歩、北浦洋子、伊藤多佳子、田島織絵、小谷典弘、本家孝一、古川圭子、河原敏男、古川鋼一、大海雄介
  • 学会等名: 第40回日本糖質学会年会
• [学会発表] がん由来エクソソーム上に発現するガングリオシドのがん微小環境への影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大海雄介、Li Qi、山本聡子、北浦洋子、伊藤多佳子、佐藤詩歩、金子 慶、神戸眞理子、イエスミン ファーハナ、田島織絵、モハンマド A ハスナット、古川圭子、古川鋼一
  • 学会等名: 第40回日本糖質学会年会
• [学会発表] ヒト大腸癌細胞による糖脂質発現と機能の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 堀内萌々花、橋本登、大海雄介、山本聡子、北沢裕昭、Yesmin Farhana、田島織絵、古川圭子、古川鋼一
  • 学会等名: 第40回日本糖質学会年会
• [学会発表] Elucidation of unique function of ganglioside GD2 and its action mechanisms in human melanoma (2021)
  • 著者名/発表者名: Yesmin F, Robiul H. Bhuiyan、Yuhsuke Ohmi、 Momoka Horiuchi、Tetsuya Okajima、Satoko Yamamoto、Kei Kaneko、Keiko Furukawa、Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第40回日本糖質学会年会
• [学会発表] Different expression of integrins in ganglioside-remodeling melanoma EVs (2021)
  • 著者名/発表者名: Kei Kaneko, Yuhsuke Ohmi, Mariko Kambe, Yesmin Farhana, Momoka Horiuchi, Yoko Kitaura, Takako Ito, Orie Tajima, Koichi Furukawa and Keiko Furukawa
  • 学会等名: 10th国際EV学会
  • 国際学会
• [学会発表] Ganglioside GD2 enhances malignant properties of melanoma by co-operating with integrin (2021)
  • 著者名/発表者名: Farhana Yesmin, Robiul H. Bhuiyan, Yuhsuke Ohmi, Momoka Horiuchi, Tetsuya Okajima, , Kei Kaneko, Keiko Furukawa, Koichi Furukawa
  • 学会等名: 10th国際EV学会
  • 国際学会
• [学会発表] GD3/GD2-expressing glioma-derived EVs enhance malignant properties of gliomas, and regulate tumor microenvironments (2021)
  • 著者名/発表者名: Koichi Furukawa, Yuhsuke Ohmi, Qi Li, Hiroaki Kitasawa, Yesmin Farhana, Satoko Yamamoto, Yoko Kitaura, Takako Ito, Kei Kaneko, Mariko Kambe, Keiko Furukawa
  • 学会等名: 10th国際EV学会
  • 国際学会
• [学会発表] ヒトグリオーマ細胞由来エクソソームの機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大海雄介、Li Qi、山本聡子、北浦洋子、伊藤多佳子、金子 慶、神戸眞理子、イエスミン ファーハナ、田島織絵、モハンマド A ハスナット、古川圭子、古川鋼一
  • 学会等名: 第8回日本細胞外小胞学会学術集会
• [学会発表] 糖脂質リモデリング腫瘍細胞由来細胞外小胞の機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: LIU QINYUE, 澤田晋一, 佐々木善浩, 古川鋼一, 秋吉一成
  • 学会等名: 第8回日本細胞外小胞学会学術集会
• [学会発表] ガングリオシド改変メラノーマ細胞由来EVsにおけるintegrin の発現パターンとがん形質機能の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 金子 慶、大海雄介、神戸真理子、ファーハナ イエスミン、山本聡子、北浦洋子、伊藤多佳子、田島織絵、古川鋼一、古川圭子
  • 学会等名: 第8回日本細胞外小胞学会学術集会
• [学会発表] Ganglioside GD2 enhances malignant properties of melanoma by co-operating with integrin (2021)
  • 著者名/発表者名: Farhana Yesmin、Robiul H. Bhuiyan、Yuhsuke Ohmi、Momoka Horiuchi、Tetsuya Okajima、Satoko Yamamoto、Kei Kaneko、Keiko Furukawa、Koichi Furukawa
  • 学会等名: 第8回日本細胞外小胞学会学術集会
• [学会発表] がんの進行阻害作用を持つCTLエクソソームと その作用を持たない CTL EVの生理学的性質の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 瀬尾尚宏、中村純子、金田次弘、舘野浩章、下田麻子、一木隆範、古川鋼一、平林淳、秋吉一成、珠玖洋
  • 学会等名: 第8回日本細胞外小胞学会学術集会
• [備考] Chubu Univ Coll Life Health Sci, Dep Glycobiol
  • URL: http://koichichubu.starfree.jp