| 研究課題/領域番号 |
21K07127
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| 研究機関 | 順天堂大学 |
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研究代表者 |
安川 武宏 順天堂大学, 医学部, 准教授 (90646720)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | がん微小環境 / がん関連線維芽細胞 / CAFs / ミトコンドリア |
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| 研究実績の概要 |
固形がんにおいて出現する腫瘍（がん塊）には、がん細胞だけでなく、線維芽細胞、血管内皮細胞、炎症性免疫細胞などの多彩な非がん細胞が含まれており、がん細胞と共にがん微小環境を構築して、がんの悪性化に深く関与している。非がん細胞の大きな割合を占めるがん関連線維芽細胞(carcinoma-associated fibroblasts; CAFs)は、がん細胞や種々の非がん細胞から刺激を受けて活性化しており、正常組織中の線維芽細胞とは異なる特性をもち、がんの促進に関与することが数多く報告されている。本研究はがん悪性化に対する理解を前進させることを目的とし、CAFsとがん細胞の相互作用におけるミトコンドリアの役割に焦点をあてる。CAFsとがん細胞の細胞間でのミトコンドリアの受け渡し（ミトコンドリアトランスファー）が、がん細胞の悪性化に重要な役割を果たしていると推測されているので、ミトコンドリアトランスファーががん細胞に及ぼす影響を多層的に解析し、また、その分子メカニズムを明らかにするために、本研究では所属講座のこれまでの研究で用いてきた実験的に確立されたCAFs（expCAFsとよぶ）と対照線維芽細胞（exp-NonCAFs; expNFsとよぶ）の２細胞株を主に用いて研究を進めてきた。expCAFsとexpNFsのミトコンドリアDNA量や、ミトコンドリア遺伝子発現量、ミトコンドリアの形態、代謝フラックス、メタボロームの比較解析を行った。そして、これら線維芽細胞とがん細胞をin vitro共培養する実験系で前者から後者へのミトコンドリアトランスファーを検討した。また、マウスを用いたin vivo共培養の実験系でexpCAFsの腫瘍増殖を促進させる能力を評価した。
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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
ここまで、実験的に確立されたCAFs（expCAFs）と対照線維芽細胞（exp-NonCAF； expNFs）の２細胞株を主に用いて研究を進めてきた。重度免疫不全NOG(NOD/Shi-scid/IL-2Rγnull)マウスの皮下に、がん細胞とexpCAFs、あるいはがん細胞とexpNFsを混合して共移植して腫瘍の成長を追跡したところ、前者の組み合わせによって形成された腫瘍の体積・質量ともに後者に比べて有意差をもって明白に高かったことから、expCAFsが強い腫瘍増殖促進能を備えていることが確認された。腫瘍増殖促進能にミトコンドリアがどのように関わっているかを探索するために、細胞外フラックスアナライザーを用いてミトコンドリア呼吸活性の指標となる酸素消費速度（OCR）を測定したところ、expNFsに比べてexpCAFsでOCRの減少がみられた。一方、定量的PCRによってミトコンドリアDNAのコピー数、ミトコンドリアDNAにコードされた呼吸鎖酵素複合体サブユニットのmRNA量を定量したところ、expCAFsで増加傾向がみられ、これらは細胞のOCR減少に対する代償的反応の結果と推定された。そして、線維芽細胞からがん細胞へのミトコンドリアトランスファーを評価するため、ミトコンドリアを蛍光化合質で標識した線維芽細胞と、蛍光タンパク質を細胞内に発現するがん細胞をin vitroのある条件で共培養して、線維芽細胞のミトコンドリアががん細胞にトランスファーされたかを蛍光顕微鏡下で検討したところ、expCAFs・expNFsのどちらからも効率よくトランスファーがおきることを示唆する興味深い結果が得られた。また、expCAFsとexpNFsの遺伝子発現の網羅的な比較解析をRNA-seqを用いて行い、発現量に大きな差がある遺伝子を多数確認した。
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| 今後の研究の推進方策 |
（１） まず、上述のミトコンドリアトランスファーの実験条件を最適化する。そして、CAFsとNFsの間でのトランスファー効率の違いを定量的に明らかにし、in vitro培養細胞でミトコンドリアトランスファーの実験系をしっかりと確立する。
（２） 次に、ミトコンドリア内に蛍光タンパク質を恒常的に発現するexpCAFs、expNFsを作成し、細胞質に別の蛍光タンパク質を発現している上述のがん細胞と混合してNOGマウス皮下へ共移植して腫瘍を形成させ、in vivoの系でミトコンドリアトランスファーがおきることを検討する。
（３） ミトコンドリアトランスファーがおきる分子機序を明らかにするための解析を進めていく。また、ミトコンドリア機能の阻害によってトランスファーが阻止できるかを検討する。特にmtDNA複製の阻害やmtDNAへの傷害がどのような影響を及ぼすのかを検討する。
（４） トランスファーを受けたがん細胞に起きる変化や、賦与される能力を詳細に解析していく。特に、転移に関与する上皮間葉転換との関連に注目していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理由：研究遂行に必要な物品購入やその他にかかった総費用が予定よりも下回ったため。
使用計画：研究を遂行するための物品費、旅費、あるいはその他の費用として使用させていただく計画である。
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