研究課題
本研究ではがん骨転移の根幹である、がん細胞が産生するコラゲナーゼによる骨コラーゲンの分解に伴う剛性変化によるがん細胞の移動調節のメカニズムを明らかにすることである。さらに、分子標的薬である特異抗体にコラゲナーゼ感受性を導入して、がん転移の治療因子創出を目指した国際共同研究を実施することである。今年度は、海外渡航の制限があったため、デイスカッションはオンライン、各項目の実験は実施機関で相談の上に実施した。項目①がん細胞の移動におけるマトリックス分解酵素の役割解明では、研究代表者の稲田、富成特任助教は作成したコラゲナーゼ発現細胞、及びコラゲナーゼ非発現細胞の標的遺伝子として、MMP-13、および/または、MT1-MMPをサイレンシングして、移動様式と移動距離の測定を実施した。項目②低分子人工抗体の開発として、分担研究者の浅野教授と若手研究者の塚越助教は、がんの分子標的であるHerを標的とした抗体の高精度化を計り、オックスフォード大学海外研究者とオンラインで議論して、作製した抗体を用いてがん細胞移動・浸潤への有効性評価を解析した。項目③ がんの細胞浸潤とマトリックス分解酵素の役割解明では、 オックスフォード大学のItoh教授らが、コラゲナーゼ発現細胞、及びコラゲナーゼ非発現細胞を用い、コラーゲンコート(2D)上あるいはコラーゲンゲル上（3D）上のがん細胞移動実験を行い、異なったコラーゲン硬度での細胞移動の測定解析を実施した。これらより、オックスフォード大学と東京農工大学の研究者はオンラインで議論して、がん細胞移動・浸潤への有効性評価を確認し、改変ベクター作製ならびに各細胞での発現有無を調べ、大学院生はがん細胞移動解析を行った。今年度の各実験項目の実施により、MMP-13やMT1-MMPは剛性が異なるコラーゲンによる骨転移性がん細胞の移動に影響を与えることが明らかとなった。
2: おおむね順調に進展している
今年度は、海外渡航の制限があったため、デイスカッションはオンライン、各項目の実験は実施機関で相談の上に実施した。今年度の進展は、項目①がん細胞の移動におけるマトリックス分解酵素の役割解明では、基盤技術である、作製したがん細胞移動におけるコラゲナーゼ発現細胞、及びコラゲナーゼ非発現細胞を用いて、移動様式と移動距離の測定を実施した。また、新たに改変したベクターを作製し、遺伝子発現はウイルスベクターにて行い、発現確認はqPCR法及びウエスタンブロッティング法により判定した。項目②低分子人工抗体の開発では、がんの分子標的であるHer, ALKのがん特異抗原を標的とした抗体のさらなる高精度化を行なった。また、昨年度完成させたコラゲナーゼが切断する抗体を用い、機能性実験の実施に向けた抗体の浸透試験への適用を進めた。項目③ がんの細胞浸潤とマトリックス分解酵素の役割解明では、先述のコラゲナーゼ発現細胞、及びコラゲナーゼ非発現細胞を用い、コラーゲンコート(2D)上あるいはコラーゲンゲル上（3D）上の移動試験を行なった。コラーゲンゲルやコラーゲンコートの条件可変検討を行い、スクラッチアッセイや細胞遊走アッセイを参考として、定量的な細胞異動度の測定を実施した。これらより、オックスフォード大学と東京農工大学の研究者はオンラインで議論して、がん細胞移動・浸潤への有効性評価を進め、大学院生は2次元及び、3次元コラーゲン内のがん細胞移動解析を行なった。これら、今年度における実験の進展は、当初計画に沿った順調な結果であり、剛性が異なるコラーゲンによる骨転移性がん細胞の移動に与える影響を解析し、進めることが可能となった。これら研究成果は次年度研究計画を円滑に進める上で必須な結果であり、今年度計画は概ね順調な進展を示している。
来年度の研究実施計画は、以下①～④の項目によって東京農工大学（日本）、オックスフォード大学（英国）の双方で共同研究を継続推進する。海外渡航の制限があるため、デイスカッションはオンライン、各項目の実験は実施機関で相談の上に実施する。項目①がん細胞の移動におけるマトリックス分解酵素の役割解明では、研究代表者の稲田と大学院生は新たに改変したベクターを導入したがん細胞移動におけるコラゲナーゼ発現細胞、及びコラゲナーゼ非発現細胞を用い、コラーゲンの濃度と剛性を可変させ、MMP-13や MT1-MMPサイレンシングおよび強制発現細胞を用いた試験を行う。項目②低分子人工抗体の開発では、分担研究者の浅野教授と塚越助教は作製した抗体を用いた機能性実験での浸透試験の結果を考慮し、がん細胞移動・浸潤への有効性評価を解析する。項目③がんの細胞浸潤とマトリックス分解酵素の役割解明では、Itoh教授らとともに若手研究者と大学院生が変異細胞の細胞移動の3D解析を実施する。研究計画の目標として、研究代表者が有する骨転移性がんモデルマウスに英国オックスフォード大学で確立されたコラゲナーゼ遺伝子変異がん細胞を用い、骨転移におけるがん細胞の移動・浸潤を解析する基盤を構築する。抗体作製の専門家である浅野教授と若手研究者である塚越助教らは、コラゲナーゼによって活性化される低分子人工抗体の作成と最適化を進め、特異抗体の機能と薬効評価を実施する。さらに、④In vivo実験を実施することにより、コラゲナーゼ感受性および非感受性がん特異抗原認識抗体の双方の効果解析を進め、骨転移した骨転移性がん細胞におけるコラゲナーゼ活性の依存度と新規抗体による治療効果の実証を行う。コロナウイルスによる時勢が好転すれば、研究チームの交流を活発化させ、若手研究者、院生の英国への派遣と、海外研究者の日本への招聘により共同研究を活発化する。
すべて 2022 2021
すべて 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 7件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)
Journal of Biological Chemistry
巻: 298 ページ: 101603
10.1016/j.jbc.2022.101603
International Journal of Molecular Sciences
巻: 23 (3) ページ: 1335
10.3390/ijms23031335
バイオサイエンスとインダストリー
巻: 80 (1) ページ: 40-41
Biosens Bioelectron
巻: 203 ページ: 114027
10.1016/j.bios.2022.114027
Scientific Reports
巻: 11 ページ: 13353
10.1038/s41598-021-92744-5
Functional Food Research
巻: 17 ページ: 56-62
10.32153/ffr.ffr17_p56-62
巻: 17 ページ: 63-68
10.32153/ffr.ffr17_p63-68
巻: 17 ページ: 69-74
10.32153/ffr.ffr17_p69-74
食品加工技術
巻: 41 ページ: 31-35
Talanta
巻: 234 ページ: 122638
10.1016/j.talanta.2021.122638
Biosensors and Bioelectronics
巻: 178 ページ: 113037
10.1016/j.bios.2021.113037
Pharmaceuticals
巻: 14 (11) ページ: 1172
10.3390/ph14111172
医学のあゆみ
巻: 278 (6) ページ: 617-622
Int J Mol Sci
巻: 22(23) ページ: 12780
10.3390/ijms222312780.
巻: 22(23) ページ: 13159
10.3390/ijms222313159.
Sensors (Basel)
巻: 11(11) ページ: 1617
10.3390/biom11111617.
Nucleic Acids Res
巻: 49 ページ: 6069-6081
10.1093/nar/gkab388.
