研究課題
ヘテロな細胞集団である癌組織には、腫瘍構築能や治療抵抗性をもつ"癌幹細胞"と呼ばれる亜集団が存在する。癌幹細胞を標的とした治療が望まれるが実用例は少なく、癌幹細胞の維持機構も詳細は不明である。そこで申請者らは、難治性癌である胆管癌を対象に、新規癌幹細胞関連遺伝子を探索した。これにより癌幹細胞維持機構の解明と、胆管癌の新規治療標的の開発を目指した。まずは癌組織の不均一性を再現し癌幹細胞を得るため、免疫不全マウス皮下に胆管癌PDXを移植した。マウス皮下での継代を繰り返すと腫瘍の増大は徐々に早くなり、すなわち癌幹細胞が濃縮された。癌幹細胞が濃縮された胆管癌PDXにおいて、高発現する遺伝子を解析した。その結果、腫瘍構築能を制御する遺伝子Xを見出した。遺伝子Xはこれまで報告のない分子であり、まずは細胞内での挙動を調べた。まず相互作用するタンパク質をMS解析で探索した結果、いくつかの転写因子や、癌との関連が報告されているシグナル分子が同定された。中でも、シグナル分子である遺伝子Yは癌悪性化に寄与し、チロシンリン酸化により活性化することが報告されていた。そこで胆管癌細胞株において遺伝子Xをノックダウンすると、遺伝子Yのリン酸化が減弱することがわかった。このことから、遺伝子Xと遺伝子Yは、機能的に相互作用していることが示唆された。さらに、遺伝子Xが細胞内のどこで機能するか蛍光免疫染色で調べた結果、細胞内のオルガネラに局在することがわかった。また遺伝子XはN末端側に膜貫通ドメインが予測されており、以上のことから、遺伝子Xは細胞内のオルガネラの膜上で、遺伝子Yのチロシンリン酸化の亢進に寄与することが考えられた。現在は、遺伝子Xがあることで、遺伝子Yのリン酸化が亢進され、どのような経路が活性化されているか解析を進めている。
2: おおむね順調に進展している
本課題で着目している遺伝子Xは先行研究が少なく、癌細胞および正常細胞においても、分子機能は未解明である。申請者らは、遺伝子Xは腫瘍の形成に重要な分子であり、また細胞質内のオルガネラに局在して遺伝子Yと相互作用する可能性を示した。全くの機能未知だった遺伝子について、以上のような分子機能を明らかにすることができた。今後は遺伝子X/遺伝子Yの複合体モデルを想定し、どのようなシグナル経路を制御し、腫瘍形成に寄与しているか検証を進める。さらに、本課題で明らかになった分子機構が、治療標的と成り得るか、新規治療薬のスクリーニングなどを行う計画である。
胆管癌細胞株において、遺伝子Xの機能抑制により、免疫不全マウス皮下での腫瘍形成能は抑制される。この腫瘍について、発現変動する遺伝子を網羅的に解析する。これにより遺伝子Xが制御するシグナル経路を明らかにする。さらに、これが遺伝子Yのリン酸化と関連するか、先行研究と合わせて検証していく。また、遺伝子Yは、遺伝子Xのタンパク質C末端領域で相互作用することがわかった。この領域を欠損させた遺伝子Xは、遺伝子Yとの相互作用がキャンセルされるか検証する。キャンセルされたら、遺伝子Xと遺伝子Yの相互作用を阻害するような化合物をスクリーニングし、腫瘍形成の抑制が可能か調べる計画である。
造腫瘍能の評価はマウスを用いたin vivoでの解析であり、時間を要する。今年度はこのようなマウスモデルの検討が多く、消耗品の使用量が抑えられた。また、機能未知の遺伝子でであり、予備実験が多く必要とされた。そのため予定よりも使用額が抑えられた。
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