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2016 年度 実施状況報告書

微小環境因子による炎症反応と癌関連糖鎖合成酵素遺伝子の発現誘導機構及び意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26460404
研究機関中部大学

研究代表者

古川 圭子  中部大学, 生命健康科学部, 教授 (50260732)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード糖鎖合成酵素遺伝子 / 酸性スフィンゴ糖脂質 / メラノーマ / メラノサイト / 炎症性サイトカイン / cAMP
研究実績の概要

私達はこれまでに、ヒト メラノサイト及びメラノーマ細胞の糖鎖合成酵素遺伝子群の発現レベルを網羅的に解析し、メラノーマでは、酸性スフィンゴ糖脂質のGD3及びGD2の合成酵素遺伝子が発現増強し、GM1合成酵素遺伝子の発現が著しく低下していることを明らかにした。また、腫瘍の発生においては細胞と微小環境との相互作用が重要であるが、UVB照射したケラチノサイトの培養上清中に確認された炎症性サイトカインTNFα, IL-1, およびIL-6によりメラノサイトでGD3合成酵素遺伝子が発現誘導されることを明らかにした。
本研究において、メラノサイトではTNFαの刺激に加えて、メラノサイトの分化や色素形成を促進するcAMPシグナルの除去によってもGD3合成酵素遺伝子の発現が増強することが明らかになった。また、メラノーマではTNFα及びcAMP刺激による糖鎖合成酵素遺伝子の発現は影響されなかったが、TNFαの下流のシグナル分子であるIKKを阻害すると著しくGD3合成酵素遺伝子の発現が抑制された。即ち、メラノーマにおいてはTNFα非存在下で恒常的にIKKが活性化している可能性が示唆された。以上より、正常細胞と癌細胞では糖鎖合成酵素遺伝子の発現制御機構(TNFα受容体-シグナル伝達-転写のカスケード)が異なることが明らかになった。今後、メラノサイトとメラノーマにおけるNF-κBシグナル伝達分子の活性の差異に着目し、癌治療の基盤研究へと進展させる。

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

これまでに微小環境において、炎症性サイトカインのTNFαによってメラノサイトでGD3合成酵素遺伝子の発現が誘導されることを明らかにしてきた。
本研究により、メラノサイトの分化や色素形成を促進するcAMPシグナルの除去によってもGD3合成酵素遺伝子の発現が増強することが明らかになった。また、メラノーマではTNFα及びcAMP刺激による糖鎖合成酵素遺伝子の発現は影響されなかったが、TNFαの下流のシグナル分子であるIKKを阻害すると著しくGD3合成酵素遺伝子の発現が抑制された。即ち、メラノーマにおいてはTNFα非存在下で恒常的にIKKが活性化している可能性が示唆された。
以上より、正常細胞と癌細胞では糖鎖合成酵素遺伝子の発現制御機構(TNFα受容体-シグナル伝達-転写のカスケード)が異なることを明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

メラノサイト及び各種メラノーマについて、
(1)IKK阻害剤Wedelolactone(WDL)などの各種のシグナル伝達分子阻害剤により、GD3合成酵素遺伝子発現に影響を及ぼす分子を検討する。(2)IKKなどNF-kBシグナル関連分子のリン酸化をwestern blottingで比較検討する。
また、
(3)メラノーマ及び各種因子刺激メラノサイト由来エクソソームを回収し、糖脂質及び糖脂質糖鎖合成酵素遺伝子について解析する。(4)RCAS/tv-aシステムを用いて、メラノーマ発症マウスを作製し、糖鎖合成酵素遺伝子群の発現を経時的に解析する。また、in vivoにおけるWDLなどの阻害剤の抗腫瘍効果も検討する。

次年度使用額が生じた理由

平成28年度までの実験が順調に進んだ結果、消耗品の支出が予定より少額となり、更に、新事実が明らかになったので引き続き研究を発展させたい。具体的には、メラノサイトの糖鎖合成酵素遺伝子の発現がTNFα等の炎症性サイトカインにより誘導される機構について解析しているが、メラノサイトの色素形成に関与するcAMPシグナルにより糖鎖合成酵素遺伝子発現が抑制されることが明らかになったので、そのメカニズムの解明を進めたい。
また、メラノーマではNF-κB経路が常に活性化されて糖鎖合成酵素遺伝子が発現する可能性もあり、この解析も引き続き進めたい。

次年度使用額の使用計画

(1)IKK阻害剤Wedelolactone(WDL)などの各種のシグナル伝達分子阻害剤により、GD3合成酵素遺伝子発現に影響を及ぼす分子を検討する。(2)IKKなどNF-kBシグナル関連分子のリン酸化をwestern blottingで比較検討する。
これらを検討するために、物品費、旅費、謝金等に使用する。具体的には、物品費は各種のシグナル分子阻害剤及び抗体、細胞培養試薬・器具の購入のために、旅費は日本癌学会や日本生化学会に参加して情報を収集するために、また、謝金は実験補助のために使用する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Raft-based interactions of gangliosides with a GPI-anchored receptor.2016

    • 著者名/発表者名
      Komura N
    • 雑誌名

      Nat. Chem. Biol.

      巻: 12 ページ: 402-410

    • DOI

      10.1038/nchembio.2059

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neogenin, Defined as a GD3-associated Molecule by Enzyme-mediated Activation of Radical Sources, Confers Malignant Properties via Intracytoplasmic Domain in Melanoma Cells.2016

    • 著者名/発表者名
      Kaneko K
    • 雑誌名

      J Biol Chem.

      巻: 291 ページ: 16630-16643

    • DOI

      10.1074/jbc.M115.708834.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A therapeutic trial of human melanomas with combined small interfering RNAs targeting adaptor molecules p130Cas and paxillin activated under expression of ganglioside GD3.2016

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

      Biochim Biophys Acta.

      巻: 1860 ページ: 1753-1763

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2016.04.005.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expression analysis of 0-series gangliosides in human cancer cell lines with monoclonal antibodies generated using knockout mice of ganglioside synthase genes.2016

    • 著者名/発表者名
      Bhuiyan RH
    • 雑誌名

      Glycobiology

      巻: 26 ページ: 984-998

    • DOI

      10.1093/glycob/cww049

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Increased a-series gangliosides positively regulate leptin/Ob receptor-mediated signals in hypothalamus of GD3 synthase-deficient mice.2016

    • 著者名/発表者名
      Ji S
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 479 ページ: 453-460

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.09.077.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] cAMPによるメラノサイトの糖鎖合成酵素遺伝子の発現調節機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      竹内理香
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] 癌関連糖脂質GD3とSigrec-7による腫瘍免疫監視逃避機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      橋本 登
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] TNFαと cAMPはメラノサイトにおいてメラノーマ関連糖鎖合成酵素遺伝子の発現を分別的に制御する2016

    • 著者名/発表者名
      竹内理香
    • 学会等名
      第75回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-10-06 – 2016-10-08
  • [学会発表] グリオーマにおいてGD3発現に伴って発現する遺伝子群の同定2016

    • 著者名/発表者名
      大川祐樹
    • 学会等名
      第75回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-10-06 – 2016-10-08
  • [学会発表] Expression and roles of asialo-series gangliosides in human cancer cell lines2016

    • 著者名/発表者名
      Robiul H. Bhuiyan
    • 学会等名
      第75回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-10-06 – 2016-10-08
  • [学会発表] GD3-expressing glioma reduce M1-like phenotypes of glioma-associated microglia/macrophages via inflammatory cytokines2016

    • 著者名/発表者名
      張 璞
    • 学会等名
      第75回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-10-06 – 2016-10-08
  • [学会発表] 癌関連スフィンゴ糖脂質糖鎖による細胞形質の制御2016

    • 著者名/発表者名
      古川圭子
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25 – 2016-09-27
  • [学会発表] 糖鎖変異に伴う脂質代謝異常の検討2016

    • 著者名/発表者名
      田島織絵
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25 – 2016-09-27
  • [学会発表] Expression and roles of gangliosides GD1α and GM1b in human cancer cell lines2016

    • 著者名/発表者名
      Robiul H. Bhuiyan
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25 – 2016-09-27

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公開日: 2018-01-16  

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