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2012 年度 実施状況報告書

癌の増殖と転移におけるコラーゲン分解と3型コラゲナーゼ/MMP13の関与

研究課題

研究課題/領域番号 23590069
研究機関東京農工大学

研究代表者

稲田 全規  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80401454)

研究分担者 平田 美智子  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (40544060)
キーワード生化学 / 病態生理学
研究概要

3型コラゲナーゼ(マトリックスメタロプロテナーゼ13: MMP13)は骨・軟骨の主基質であるコラーゲンを分解する酵素であり、我々は本酵素の遺伝子欠損マウス(MMP13KO)を世界に先駆けて作成した。最近、悪性黒色腫(B16メラノーマ)を用いた癌の増殖と転移実験において、腫瘍形成と組織破壊がMMP13KOにおいて起こりにくいことを見出した。本課題では、癌の転移と腫瘍形成における宿主が産生するMMP13の関与を明らかにすることを目的とする。本年度はヒト由来癌細胞を用いた骨転移・肺転移と固形腫瘍形成の評価系の確立を行った。In vivo細胞スクリーニング解析において、ヒト乳癌(MDA-MB231)およびヒト前立腺癌(LNCaP)細胞をヌードマウスに移入後に、転移成立までの期間の生育を行った。体重計測によるモニタリング及び、軟X線検査による判定の結果、骨転移の成立を確認した後に、骨転移巣から癌細胞を回収して細胞株を得た。これら転移実験を繰り返して、ほぼ100%の確率で骨と肺に転移する細胞株を獲得した。これら細胞株を尾静脈より移入し、骨転移の局所観察を行った。その結果、癌細胞を移入したヌードマウスでは顕著な肺転移と骨転移を起こし、骨転移巣では骨吸収亢進による骨破壊をマイクロCT解析により認めた。また、肺転移巣では、肺実質の破壊と癌細胞増殖が確認された。これら転移の局所では、コラーゲン分解が促進され、転移の発生ならびに骨及び肺破壊が著しく亢進した。さらに、In vivo レーザーイメージングにより、これら骨破壊は血管新生の亢進を伴うことを明らかとした。また、In vitroメカニズム解析では、上記のヒト癌細胞を用いた検討では、MMP13産生、VEGF産生、FGF産生は全て亢進し、血管管腔形成および癌細胞の浸潤活性の亢進はIn vivo試験と同様の傾向を示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度、当初の計画である、ヒト由来癌細胞を用いた骨転移・肺転移と固形腫瘍形成の評価系の確立では、In vivoモデルを用いたヒト乳癌(MDA-MB231)およびヒト前立腺癌(LNCaP)細胞のスクリーニング解析を行った。通常、転移実験においては、種々の器官に転移が拡散することが多く、特に肺転移の際には呼吸不全が伴うことによって、癌細胞のスクリーニングに至らずに致死マウスが大部分を占めることにより、In vivoスクリーニングが進まないことが認められる。本実験系では、体重計測によるモニタリング及び、軟X線検査を組み合わせた正確な画像診断により、非常に高効率に骨転移性及び肺転移性癌細胞株をそれぞれ得ることが達成され、これら転移実験を繰り返して、ほぼ100%の確率で骨及び肺に転移する細胞株を獲得した。これら結果より、今年度の計画達成度は計画以上に進展し、平成25年度の課題実施に向けて、安定した転移能を有する乳癌細胞の株化に成功し、安定的な骨転移を実験的に評価が可能となった。また、前立腺癌についても同様に骨転移を起こす細胞株を取得し、転移率を高める選択・株化の段階となっている。これら成果は平成25年度の本課題を円滑に進め、より前倒しの課題実施を可能とするものである。これら理由により、当初の計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

平成25年度は、ヒト由来癌細胞(乳癌・前立腺癌)の骨へ100%の確率で転移する高転移株を株化・維持し、ヌードマウスへの移入実験及び新規MMP13阻害剤を用いた基礎検討を行う。
具体的には、研究協力者である、米国ハーバード大学のKrane博士のグループと共に開発を進めてきた、MMP13阻害剤を用いた検討を進める。平成24年度に株化した100%の確率で骨転移と肺転移を起こすヒト乳癌細胞(MDA-MB231)およびヒト前立腺癌細胞(LNCaP)を用い、ヌードマウスへの移入実験を実施し、MMP13阻害剤を投与して、骨転移と肺転移への阻止効果を、In vivo発光イメージングにより調べる。また、MMP13阻害剤の投与実験では、骨転移・肺転移・固形腫瘍・延命の各項目についての、マウス一個体ごとのIn vivo評価を行い、転移抑制剤としての創薬展開を図る。研究計画の変更、あるいは研究を遂行する上での障壁は認められず、順調に課題を実施している。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] 食品由来因子による骨の健康増進:ルテインの骨作用に着目して2013

    • 著者名/発表者名
      松本千穂
    • 雑誌名

      内分泌・糖尿病・代謝内科

      巻: 36巻4号 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible role of S-equol on bone loss via amelioration of inflammatory indices in ovariectomized mice.2013

    • 著者名/発表者名
      Nishide Y
    • 雑誌名

      J. Clin. Biochem. Nutr.

      巻: In Press ページ: In Press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The protective effects of β-cryptoxanthin on inflammatory bone resorption in a mouse experimental model of periodontitis.2013

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto C
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      巻: 77(4) ページ: 860-862

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bi-phasic effect of equol on adipocyte differentiation of MC3T3-L1 cells.2013

    • 著者名/発表者名
      Nishide Y
    • 雑誌名

      Biosci. Biotechnol. Biochem.

      巻: 77(1) ページ: 201-204

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bombyx mori silk fibroin scaffolds for bone regeneration studied by bone differentiation experiment.2012

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto S
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 115(5) ページ: 575-578

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2012.11.021.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toll-like receptor 2 heterodimers, TLR2/6 and TLR2/1, induce prostaglandin E production by osteoblasts, osteoclast formation and inflammatory periodontitis.2012

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto C
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun.

      巻: 428(1) ページ: 110-115

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2012.10.016.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MMP-13 Regulates Growth of Wound Granulation Tissue and Modulates Gene Expression Signatures Involved in Inflammation, Proteolysis, and Cell Viability.2012

    • 著者名/発表者名
      Toriseva M
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 7 ページ: e42596

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of vitamin D(3) derivatives with nitrogen-linked substituents at A-ring C-2 and evaluation of their vitamin D receptor-mediated transcriptional activity.2012

    • 著者名/発表者名
      Abe J
    • 雑誌名

      Org Biomol Chem.

      巻: 10(38) ページ: 7826-7839

    • DOI

      doi: 10.1039/c2ob26017d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymethoxy flavonoids, nobiletin and tangeretin, prevent lipopolysaccharide-induced inflammatory bone loss in an experimental model for periodontitis.2012

    • 著者名/発表者名
      Tominari T
    • 雑誌名

      J. Pharmacol. Sci.

      巻: 119(4) ページ: 390-394

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Capsaicin, a TRPV1 ligand, suppresses bone resorptionn by inhibiting the prostaglandin E production of osteoblasts, and attenuates the inflammatory bone loss induced by lipopolysaccharide.2012

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi M
    • 雑誌名

      ISRN. Phamacol.

      巻: 2012 ページ: 439860

    • DOI

      10.5402/2012/439860.

    • 査読あり
  • [学会発表] Roles of type 3 collagenase (Mmp13) in bone and cartilage metabolisms.

    • 著者名/発表者名
      稲田全規
    • 学会等名
      オピエド大学
    • 発表場所
      オビエド大学,スペイン
    • 招待講演
  • [学会発表] TLR2リガンドによる骨吸収亢進のメカニズム解析

    • 著者名/発表者名
      平野真梨子
    • 学会等名
      第85回日本生化学会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
  • [学会発表] 悪性黒色腫におけるメラニン産生機構の解析

    • 著者名/発表者名
      冨田夏美
    • 学会等名
      第85回日本生化学会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
  • [学会発表] カルボラン化合物 BA321 の新規選択的アンドロゲン受容体モジュレーターとしての作用

    • 著者名/発表者名
      上部良輔
    • 学会等名
      第85回日本生化学会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
  • [学会発表] In Vivoイメージングによる乳癌増殖の経時的な全身解析法

    • 著者名/発表者名
      増田光章
    • 学会等名
      第85回日本生化学会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
  • [学会発表] 乳癌骨転移における宿主反応とPGE2/EP4シグナルの関与

    • 著者名/発表者名
      横山智史
    • 学会等名
      第85回日本生化学会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
  • [学会発表] 1型コラーゲンによる癌細胞増殖制御の解析

    • 著者名/発表者名
      金田真雪
    • 学会等名
      第85回日本生化学会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
  • [学会発表] 細胞外マトリックス分解と前立腺癌の浸潤

    • 著者名/発表者名
      加藤綾華
    • 学会等名
      第85回日本生化学会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
  • [学会発表] 前立腺癌の浸潤と骨破壊におけるマトリックスプロテアーゼ(MMPs)の関与

    • 著者名/発表者名
      渡邊健太
    • 学会等名
      第85回日本生化学会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
  • [学会発表] Roles of type 3 collagenase (Mmp13) in bone and cartilage metabolisms.

    • 著者名/発表者名
      稲田全規
    • 学会等名
      オックスフォード大学、ケネディ研究所
    • 発表場所
      オックスフォード大学、ケネディ研究所、ロンドン、英国
    • 招待講演
  • [学会発表] 乳癌骨転移における癌と宿主の双方向的なEP4シグナルの関与

    • 著者名/発表者名
      稲田全規
    • 学会等名
      第15回癌と骨病変研究会
    • 発表場所
      東京、千代田会館
  • [学会発表] 骨粗鬆症の動物モデル解析と最近の知見

    • 著者名/発表者名
      稲田全規
    • 学会等名
      第27回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 発表場所
      愛知, 名古屋国際会議場
    • 招待講演
  • [学会発表] Carborane BA321, One of The Carbon-containing Polyhedral Boroncluster Compounds, is A New Type of Selective Androgen Receptor Modulator.

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto C
    • 学会等名
      American Society For Bone and Mineral Research 2012
    • 発表場所
      Minneapolis, Minnesota, USA
  • [学会発表] Angiogenesis with Bone Malignant Melanoma Induces Production of Prostaglandin E2 in Host Stromal Cells.

    • 著者名/発表者名
      Watanabe K
    • 学会等名
      American Society For Bone and Mineral Research 2012
    • 発表場所
      Minneapolis, Minnesota, USA
  • [学会発表] PGE2 Regulates Breast Cancer Proliferation and Osteoblastic RANKL Production in a Part of Bone Metastasis through its Receptor Subtype of EP4.

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama S
    • 学会等名
      American Society For Bone and Mineral Research 2012
    • 発表場所
      Minneapolis, Minnesota, USA
  • [学会発表] 前立腺癌の浸潤と骨破壊におけるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMPs) の関与

    • 著者名/発表者名
      渡邊健太
    • 学会等名
      第30回日本骨代謝学会
    • 発表場所
      東京、京王プラザホテル
  • [学会発表] 乳癌の骨転移と骨破壊にはPGE/EP4シグナルが関与する

    • 著者名/発表者名
      横山智史
    • 学会等名
      第30回日本骨代謝学会
    • 発表場所
      東京、京王プラザホテル
  • [学会発表] Toll-like receptor 2へテロ受容体 (TLR1/2, TLR 2/6) シグナルによる骨吸収亢進のメカニズム

    • 著者名/発表者名
      松本千穂
    • 学会等名
      第30回日本骨代謝学会
    • 発表場所
      東京、京王プラザホテル
  • [学会発表] Functional analysis of anti-cancer drug developments on the models of angiogensis.

    • 著者名/発表者名
      稲田全規
    • 学会等名
      第二回ボン大学と東京農工大学のシンポジウム
    • 発表場所
      東京、東京農工大学
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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