| 研究課題/領域番号 |
20K07598
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
北島 正二朗 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科(藤沢), 特任講師 (00452590)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | がん幹細胞 / 細胞代謝 / メタボローム |
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| 研究実績の概要 |
がん幹細胞の増殖・生存を制御しその命運を決定する代謝物質の同定と機能解析を目的とし、細胞増殖を促進する物質のスクリーニングおよびその確認実験を行なった結果、179物質中8物質で、がん幹細胞の増殖を促進する現象が見られた。一方で増殖促進作用はあるが濃度依存的でない物質や、高濃度では細胞に障害を及ぼすものも見られたことから、細胞内への取り込みや、作用を及ぼす細胞内経路の違いによるものと考えられた。これら代謝物質の細胞内への取り込みを確認するため、CE-MSによるメタボローム解析を行なった。用いた代謝物質のうち半数では細胞内濃度の明らかな上昇が見られ、取り込みが示唆された。また残り半数についても、細胞内代謝が経時的に大きく動いたことから、取り込まれた上で速やかに代謝されている可能性が示唆された。以上より、細胞増殖を促進する物質は細胞内に取り込まれた上で細胞内の何らかの経路に作用していることが考えられた。さらに、予備的にプロテオーム解析とRNA-seq解析を行なっており、細胞周期抑制因子の発現低下などの分子メカニズムが明らかになりつつある。
一方、がん幹細胞の生存率に影響する代謝物質をスクリーニングするため、無血清培養によるアポトーシス誘導実験を試みたが、無血清にしたことで細胞接着や増殖が大きく影響され、安定した結果が得られず、実験手法を再検討した。その結果、シスプラチンやドキソルビシンなどの抗がん剤によるアポトーシス誘導実験によって安定した結果が得られることが分かり、現在スクリーニングを行なっている。
以上の成果により、がん幹細胞の増殖促進に関わる代謝物質候補を8物質まで絞り込むことができた。これらの物質はがん幹細胞やがん細胞においても特定の作用を持つという報告は見られず、細胞の命運を決定する代謝物質としての期待が持たれる。
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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
予備的スクリーニングによって既に細胞増殖を促進するデータを得ていた20種類の代謝物質について、濃度依存的な作用を再評価したところ、8物質においてがん幹細胞に対する有意な増殖促進作用が見られた。次にこれらの物質が細胞内に取り込まれているかを検討した。一定濃度の代謝物質を細胞に投与した上で経時的な細胞内代謝物質量の変化をCE-MSによる質量分析で解析したところ、半数では細胞内濃度の顕著な上昇が見られ、取り込みが示唆された。またそれ以外についても、細胞内代謝が経時的に大きく変動する様子が見られたことから、取り込まれてはいるが速やかに代謝されている可能性が考えられた。機能解析は次年度の予定であるが、既に増殖促進因子について、条件検討を兼ねて予備的にプロテオーム解析・RNA-seq解析を行なっており、この点については計画以上の進展があった。
一方、生存率解析のために予定していた無血清培養では、増殖や接着の阻害が見られ、安定した結果が得られなかった。そこで実験手法に改良を加え、抗がん剤による細胞死・アポトーシスに対し生存率を上げる代謝物質を検索することとした。シスプラチンやドセタキセルなどの抗がん剤に対する感受性試験を行なったところ、非幹細胞性がん細胞と比べ、がん幹細胞では50%抑制濃度（GI50）が2.5～6.0倍ほど高いことが分かり、さらにフローサイトメトリー解析で抗がん剤によってアポトーシスが誘導されていることが分かった。この検討により、抗がん剤によるアポトーシス誘導をする濃度を決定することができ、がん幹細胞において代謝物質によるアポトーシス制御の検討を行う準備が整ったため、現在スクリーニングを行なっている。
以上より、総じて計画通りの進捗である。
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| 今後の研究の推進方策 |
既に計画以上に進んでいる、8代謝物質による増殖促進の分子メカニズム解析を進める。プロテオーム解析やRNA-seq解析の結果の再現性を検討するほか、メタボローム解析を行い、発現データをの比較によって増殖促進、また酸化ストレス耐性に関わる経路を明らかにしていく。計画では遺伝子発現についての検討にマイクロアレイ解析を用いる予定であったが、RNA-seq解析が良好な結果で、かつ、より安価であったため、こちらで代替することとした。プロテオーム解析は計画通りリン酸化プロテオーム解析を行なっていく。
がん幹細胞の生存促進に関わる代謝物質の同定は計画よりやや遅れているが、既にスクリーニングの結果が出つつあり、容易に遅れを取り戻せると考えられる。代謝物質の絞り込みと確認が済めば、速やかにプロテオーム、RNA-seq、メタボロームのマルチオミクス解析を進めていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
がん幹細胞の生存に関して研究計画より若干の遅れが生じたため、次年度使用額が発生した。研究計画の遅れはほぼ取り戻しつつあり、本年度中に速やかに執行する予定である。
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