2020 Fiscal Year Research-status Report
Structural analysis of tumor hotspots, an epithelial tissue-intrinsic novel oncogenic niche
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18KK0234
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田守 洋一郎 京都大学, 医学研究科, 准教授 (10717325)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石原 誠一郎 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (10719933)
昆 俊亮 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 講師 (70506641)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| Keywords | 腫瘍形成 / 上皮組織 / 細胞増殖 / 組織構造 / 浸潤性 / 平面内細胞極性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ショウジョウバエ成虫原基上皮組織をモデルとした遺伝学実験により、がん原性変異細胞が非常に高い確率で腫瘍形成を起こす同上皮組織内の特定の領域（腫瘍ホットスポット）で特異的に観察される内在性の微小環境（基底膜の形状、平面内細胞極性、細胞配置パターン）の構造と、腫瘍形成に対する関連性について研究を進めてきた。この中で、上皮極性形成に関与するがん抑制遺伝子（lgl、scrib）の変異細胞にがん原性Rasの変異（RasV12）を導入した二重変異細胞を用いて、このがん原性変異細胞の同上皮組織内での表現型の解析を行ったところ、同変異細胞のクローンは腫瘍ホットスポットにおいて、2種類の異なる腫瘍を形成することを発見した。つまり、同じ上皮組織内でも、がん原性変異細胞が管腔側に逸脱した場合、増殖はするが浸潤行動は示さない良性腫瘍を形成し、その一方で同変異細胞が基底膜側に逸脱した場合、増殖を止めて多くの突起を伸ばす浸潤性の細胞に変化することが確認された。さらにこの上皮層基底膜側への逸脱と浸潤行動は、腫瘍ホットスポット領域の中でもいくつかのさらに特異的な微小スポット（浸潤ホットスポット）から始まることを発見した。この観察結果は、腫瘍形成が上皮組織に内在する特定の領域から始まるという本申請課題の中心的な仮説を裏付けるだけでなく、さらにがん細胞の基底膜側への浸潤行動が腫瘍ホットスポット領域内に点在する微小な特異点から始まることを示しており非常に重要な発見である。これらショウジョウバエ上皮組織での浸潤ホットスポットの発見に関する論文は現在国際誌に投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ショウジョウバエの上皮組織を実験モデルにした研究において、腫瘍ホットスポットに特異的な基底膜の形状、平面内細胞極性、そして細胞配置のパターン形成に対する内在性シグナル経路の関与を検討する解析を前年度に引き続き実施した。さらに、上皮極性形成に関与するがん抑制遺伝子（lgl、scrib）の変異細胞にがん原性Rasの変異（RasV12）を導入した二重変異細胞が、腫瘍ホットスポット領域の中でもいくつかのさらに特異的な微小スポット（浸潤ホットスポット）において基底膜側への浸潤行動を始めることを発見した。TCPDプログラムによる解析の結果、このコンピュータープログラムによって検出される組織内の特異点は、まさにこの微小な浸潤ホットスポットである可能性が非常に高いことが分かってきた。これは、上皮組織内在性の特異点において腫瘍形成が始まるという本研究申請時当初の仮説をさらに発展させた解釈、つまりこの微小な組織内在性特異点からがん細胞の基底膜側への浸潤が始まるという可能性を強く示唆している。このショウジョウバエ実験モデルでの発見を受け、他の実験モデル（マウスの組織、培養細胞）における研究においても、腫瘍形成が始まる組織内在性の微小環境を探るという考え方で行なっていた解析だけでなく、がん細胞の基底膜側への浸潤が始まる微小環境という考え方に基づいた解析も行うこととした。なお、令和２年度は新型コロナウイルス流行の影響により、本研究課題で中心的な役割を果たすべき米国の共同研究先での実験を実施することが叶わなかったため、遺伝学実験をもとにしたTCPDプログラムの発展を行うことはできなかったが、実際の解析は前年度までに開発したTCPDプログラムを用いて実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた新しい研究成果をもとにして、本研究課題を申請した当時の考え方をさらに発展させた浸潤ホットスポットに関する仮説を検証するために、今年度はさらに以下のように研究を推進する。ショウジョウバエの成虫原基上皮組織をモデルにした実験では、これまでに腫瘍ホットスポットに特異的な平面極性と細胞配置のパターン形成への関与が確認された各々のシグナル経路を各種の遺伝学的実験手法により変異させ、同パターンに変更を加えた時のがん原性変異細胞の挙動を特に基底膜側への浸潤行動に注目した解析を行う。さらに、この浸潤ホットスポットの物理的特性を解析するために、TCPDプログラムによる解析とともに原子間力顕微鏡を用いた上皮層基底膜側の硬さの違いを実測する実験も並行して行う。マウスモデルにおいても、各種臓器におけるRas変異細胞の浸潤行動に関して詳細なデータを得るために、各臓器の様々な領域においてRas変異細胞が移動する方向（管腔側、基底膜側）に違いが生じるかどうかに注目した解析を行う予定である。なお、令和２年度は新型コロナウイルス流行の影響により、本研究課題で中心的な役割を果たすべき米国の共同研究先での実験を実施することができなかった。このため、本年度新型コロナウイルスの感染が収まれば、計画通り米国の共同研究先へ赴いて、変異クローンの浸潤行動発現に対する特異点の物理的性質、そしてその物理的性質の発生に対する平面内細胞極性シグナル経路、炎症性シグナル経路の影響を解析する実験をTCPDプログラムの開発とともに行う予定である。
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| Causes of Carryover |
当該年度は新型コロナウイルス流行の影響により、米国の共同研究先へ赴いての実験および国内の分担研究者先への出張等を全く実施することが出来なかったことに加え、出席を予定していた国際学会も実地開催が見送られたため、予定していた旅費の使用がなかった。このため、旅費としての予算を用いて、共同研究先とのオンラインミーティングに使用する機材を調達した。さらに余剰分は、次年度新型コロナウイルスの状況が改善されれば、共同研究先への旅費と滞在費に当てる予定である。
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Research Products
(3 results)
