2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Simulation System of Cancer Metabolism
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17K19012
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
清水 浩 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00226250)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 史生 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (50462734)
戸谷 吉博 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (70582162)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | がん細胞 / 代謝フラックス解析 / 生物情報工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん細胞は大量の栄養を消費し、Warburg効果と呼ばれる特異的な代謝状態をとることが古くから知られている。最近では、グルコースやグルタミン代謝など糖やアミノ酸代謝を変化させることで増殖が促進されていることが明らかになっている。また、炭素中枢代謝に関連する遺伝子の変異が特異的な代謝物質の蓄積を引き起こし、がん化が促進されるという現象が発見され、遺伝子と代謝とがんの進展という階層を跨いだ細胞内ネットワークの摂動が、がんに及ぼす影響の解明が注目されている。本研究においては、13C標識された化合物を細胞培養系に添加し13C標識を細胞内代謝中間体中から解析することにより炭素中枢代謝におけるがん細胞の特徴を明らかにする。また、このような中枢代謝の情報をもとに、がん細胞の代謝変化を予測可能でゲノムワイドな代謝モデルを構築することを目的とする。
本年度は、昨年度、がんの炭素中枢代謝を実験的に決定するため開発した化学量論モデルを用いて、ヒト乳がん細胞株MCF-7の細胞培養時に13C代謝フラックス解析（13C-MFA）を行った。13C標識されたグルコースを細胞に取り込ませ、細胞内の代謝物質中に含まれる13C標識割合を質量分析法を用いて定量した。この質量分析データ、細胞に取り込まれたり排出されたりする代謝物質の速度を計測し、これをもっともよく説明する細胞内代謝フラックスを決定した。この解析により実験的にがん細胞の中枢代謝の活性化状態をフラックスという形で評価することが可能となった。また、ゲノムワイドな代謝シミュレーションを行うモデルを開発した。ゲノム情報をもとに構築された代謝モデルを用い、シミュレーションの条件などに対する検討を行って、異なるがん種の細胞の表現が可能かどうかを調査した。
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