2020 Fiscal Year Annual Research Report
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20H03515
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
三木 裕明 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (80302602)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | がん |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、がんの悪性化プロセスにおける細胞の酸性環境適応やlysosomal exocytosisの重要性を追究するため、培養細胞、線虫C. elegans 、遺伝子改変マウスなどさまざまな実験材料を用いた重層的な解析を進め、それらを有機的に統合することで研究を展開してゆく。まず培養細胞を用いた解析では細胞内pHのイメージング解析を行い、PRL高発現細胞でpHの増加が観察された。プロトンを積極的に細胞外に排出していることが明らかになったので、いくつかのプロトントランスポーターに対する機能阻害化合物の効果を検討した。その結果、NHEやMCTなど細胞膜で通常のプロトン排出に関わるとされるトランスポーターの阻害剤はほとんど効果がなかった。これらの実験結果から、PRL高発現による酸性環境での選択的増殖は、細胞内pHのコントロールに一般的に重要と考えられているのと全く異なる仕組みで起こっていることが示唆された。一方、線虫での解析では、Lmp-1の細胞膜局在を指標とした関連遺伝子スクリーニングによりTRPMLなどいくつかの遺伝子ノックダウンによってlysosomal exocytosisが抑制される可能性が示された。これらのいくつかの因子について哺乳動物の培養細胞でも遺伝子のノックダウン、ノックアウト細胞の作成を進めた。特にTRPMLは哺乳動物で３つのファミリー分子が存在するので、その発現レベルの検討とともに、強く発現しているものをCRISPR/Cas9によりノックアウトした細胞株を作成した。また、マウス由来のB16メラノーマ細胞でPRL3を高発現させ、syngenicなB6マウスの静脈内に注入することで肺で転移巣を形成する実験系を用いた解析を進めた。特にこのB16細胞でTRPML1が強く発現していたので、その遺伝子欠損細胞株の作成も進め、マウス生体内での腫瘍形成にどのような効果があるのかを調べた。
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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
２０２０年度は、がんの悪性化プロセスにおける細胞の酸性環境適応やlysosomal exocytosisの重要性を追究する本研究のスタートの年だった。さまざまな実験材料を用いた解析からなる研究計画を並行して実施したが、特に培養細胞を用いた解析では、PRL高発現によって細胞内pHが顕著に増加していることが明確に示され、プロトンを積極的に排出していることが明らかになった。また、通常のpH環境下でプロトンの排出に関わるトランスポーター類がPRL高発現による酸性環境での選択的増殖にほとんど寄与していないことを示唆する実験結果が得られた。このことは本研究で中心課題としているlysosomal exocytosisなど、既知の細胞内pH調節機構とは異なる仕組みが動いていることを意味している。今後、本研究を進めてゆくことで細胞内膜系の動的な再構成による全く新たなpH調節機構が明らかになる可能性を示した重要な研究成果であり、本研究はおおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
２０２０年度の重要な研究成果の一つとして、PRLを高発現して酸性環境で選択的に増殖できる状態の細胞では細胞内pHが高くなっていることが明確に示された。また、これが従来から知られる既知の細胞内pH調節やプロトン排出分子の機能と異なる仕組みで起こっていることも明らかになった。がん細胞を取り巻く微小環境の酸性化に抵抗・適応して増殖できるようになる仕組みとして普遍的な重要性を持つ新たな分子機構の発見につながる可能性が高まってきた。そこで、もともとの研究計画に沿った形での分子メカニズム解析と共に、２０２１年度以降は特にこの細胞内pH調節（プロトンの細胞外への排出）に関わる分子機構についてより重点的に解析を進めてゆくことを考えている。
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