【研究領域課題番号】21K19418 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がん / ケミカルスクリーニング / 発がん

【研究成果の概要】

がん細胞のまわりを取り囲む正常細胞は、がん細胞の増殖とその領域拡大を抑制する機能が備わっている。しかし、この機能が破綻もしくは減弱すると、がん細胞は正常な組織を破壊しながら増殖を続け、腫瘍を形成するようになる。我々は、KRAS発現細胞（がん細胞モデル）と正常細胞との混合培養系を用いて、正常細胞のもつこの機能を強化する化合物のスクリーニングを行った。その結果、構造も既知活性も異なる3つのヒット化合物（α、β、γ）を獲得した。2021年度は、(1)ヒット化合物の標的タンパク質のアフィニティー精製及び質量分析による同定、(2)ヒット化合物添加時の正常細胞・KRAS発現細胞での発現変動遺伝子の解析、(3)ヒトがん細胞株を用いたヒット化合物への感受性評価を行なった。(1)について、化合物αの20種類の類縁体の評価を行い、ある程度の構造活性相関を得ることができた。現時点で抗がん作用との関連が期待される標的タンパク質の同定には至っていないが、類縁体の解析で得られた知見も活用しながら、引き続き質量分析のシステムを変えて検討を進めている。 (2)について、ヒット化合物（α・β）を添加した際に正常細胞側で特異的に変動する遺伝子群を同定することができた。また、ウエスタンブロッティングによるシグナル伝達経路の解析から、化合物α・βで処理した際に正常細胞内で特異的に活性が変化するシグナル関連タンパク質を見出した。(3)について、26種のヒトがん細胞株を用いて、ヒット化合物（α・β）がもたらす抗がん活性を検討した結果、化合物への感受性を指標に細胞株を分類することができた。そのうち９種の細胞について詳細に検討したところ、各細胞が示す化合物α・βへの感受性には相関があることを見出した。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2021-07-09 - 2024-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)

【研究領域課題番号】18H04026 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発癌 / 脱分化 / 細胞初期化 / 発がん / エピジェネティクス / がん / 細胞老化 / マウスモデル / エンハンサー / 肉腫 / iPS細胞 / リプログラミング / 遺伝子改変マウス / reprogramming / kras / mouse / epigenetics / pancreatic cancer / iPS / エピゲノム

【研究成果の概要】

がん細胞では、正常由来細胞の特徴を失い、しばしば個体発生過程の前駆細胞に類似した性質を示す。しかしながら、この「細胞脱分化」が発がんの「原因」の一つなのか、単に「結果」なのかについては、明らかにされていなかった。本研究では、リプログラミング技術とマウスの発生工学を駆使した先進的なマウスモデルを作製し、積極的に細胞脱分化を誘導した。発がんモデルと組み合わせることで、脱分化が実際に発がんの原因となることを実験的に示した。

【研究の社会的意義】

我が国の死因の約1/3はがんによる。なかでも膵癌は有効な治療法がなく最も予後が悪いがんである。本研究では、膵癌発生の新たなメカニズムを提唱した。また、がんの原因は遺伝子変異の蓄積であると考えられているが、本研究により、遺伝子配列の異常のみならず周囲環境の変化に応じたエピゲノム制御の変化が非常に重要であることを示した。さらに、細胞の脱分化に関わるエピゲノムを標的としたがん治療の可能性を提示した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】17H01398 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞老化 / p53 / シングルセル解析 / 個体老化 / 発がん / DNA損傷応答 / 老化細胞 / メタボローム / Glutaminolysis / TCA回路 / 癌 / 老化 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

細胞老化誘導過程において、リソソーム内に異常なタンパク質凝集体が生じ、これが原因となりCaMKII-p38MAPK-IL-1 alpha-NF-kB経路が活性化されて、細胞老化関連分泌現象(SPSP)が誘導されることが分かった。また老化細胞の生存はGlutaminolysisに依存しており、これを阻害すると老化細胞特異的に致死を誘導した。世界で初めて老化細胞を個体レベルで可視化し、解析可能なマウスモデルを作製した。また個体レベルで細胞老化誘導を制御可能なマウスモデルも作製した。興味深いことに、このマウスで細胞老化を誘導すると、個体の加齢性変化が促進した。

【研究の社会的意義】

本研究により老化細胞特異的な除去技術のシーズが開発された。この技術により個体レベルで加齢性変化を改善することができた。現在日本は超高齢社会を迎えて加齢性変化を改善する技術が社会実装されれば社会全体に大きな貢献を果たすことは間違いない。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】42,640千円 (直接経費: 32,800千円、間接経費: 9,840千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】17K10985 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発がん / 遺伝子 / ゲノム / トランスレーショナル・リサーチ / 融合遺伝子 / SWI/SNF複合体 / 肉腫 / 滑膜肉腫 / 希少がん / AYA世代 / SWI/SNF / BAF / クロマチンリモデリング複合体 / SS18-SSX / 遺伝子発現制御 / 悪性軟部腫瘍 / 癌 / トランスレーショナルリサーチ

【研究成果の概要】

滑膜肉腫は、思春期から若年成人に好発する代表的な悪性軟部腫瘍（肉腫）である。原因と考えられる融合遺伝子SS18-SSXのがん化に関わる機能は未解明な点が多い。本研究では、SS18がクロマチン制御SWI/SNF複合体のサブユニットであることに注目し、SS18-SSXを有する変異SWI/SNF複合体の機能異常が滑膜肉腫のがん化に関与するという仮説のもと、滑膜肉腫細胞株のSS18-SSXをノックダウンし、変異SWI/SNF複合体の分子生物学的機能を解析した。結果、SS18-SSXを含む変異SWI/SNF複合体による滑膜肉腫に特徴的な遺伝子発現制御の異常を明らかにした。

【研究の社会的意義】

滑膜肉腫は思春期から若年成人に発生する代表的な悪性軟部腫瘍である。進行例に対する有効な治療法がないため、疾患特異的融合遺伝子SS18-SSXによる発がん機構を標的とした新規治療の開発に期待が高まっており、SS18-SSXの機能解析をおこなった本研究の成果はそれに向けた新規知見を提供した。さらに、本研究の成果は、SWI/SNF複合体の異常によって生じる様々な疾患における病態解明のモデルを提供した、という点で、非常に重要である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】消化器外科学

【研究領域課題番号】17K10651 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大腸癌 / 発がん / 肥満 / ADAM17 / TNF-α / 癌 / 発癌

【研究成果の概要】

高脂肪食を摂食した肥満マウスでは、大腸粘膜におけるADAM17の発現が亢進していた。さらに、ADAM17を不活化させるChemokine ligand 14（CXCL14）の発現が、肥満マウスで低下していた。肥満環境下ではADAM17の上流に位置するCXCL14の活性が低下することでADAM17の発現が亢進し、肥満関連cytokineの一種であるTNF-αの活性化から発がんにつながっていると考えられた。

【研究の社会的意義】

肥満関連cytokineの一種であるTNF-αが、大腸がんの発がんに深くかかわっていることは知られていたが、そのメカニズムについては不明な点が多かった。本研究の結果から、肥満環境下ではADAM17の上流に位置するCXCL14の活性が低下することでADAM17の発現が亢進し、結果的にTNF-αの活性化につながるメカニズムが明らかとなった。この結果は肥満関連大腸がんの予防や治療につながる有用な知見であると考えられた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】16K08720 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNAメチル化 / 発がん / 臓器共通性 / 胃がん / 臓器特異性 / がん / エピゲノム / 臓器横断的 / 胃 / DNA methylation / cancer / development / kidney / liver / lung / stomach / breast / 病理学 / 腫瘍 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

複数臓器がんで共通してDNAメチル化亢進を示す遺伝子は、エピジェネティックに制御され細胞分化に寄与する遺伝子であり、これらが共通して発がんにおけるエピゲノム異常の標的になっていると考えられた。エピジェネティック機構による細胞の分化状態の破綻が、複数臓器で共通する発がんのメカニズムである可能性が示唆された。
胃がんを他臓器がんから識別でき、原発不明がんの臓器診断に有用なDNAメチル化診断指標を同定した。同指標のDNAメチル化状態は非がん胃にも共通して観察されることから、胃の臓器特異的なDNAメチル化プロファイルががんでも保持されたものと考えた。

【研究の社会的意義】

これまで臓器毎に報告されてきたがんのDNAメチル化異常について、臓器横断的に解析することにより臓器共通性と臓器特異性を見出したことが本研究の独創性と重要性である。一般的にがんでは、細胞の分化に関わる遺伝子のDNAメチル化に異常があり、分化状態が不安定になることが細胞ががんになる際の特徴であると考えられた。DNAメチル化はヒトの発生過程で臓器・細胞特異的に形成されることに着目し、原発不明がんの原発臓器診断において有用な臓器特異的マーカーのない胃がんの臓器特異的DNAメチル化診断指標を同定した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】26250027 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNAメチル化 / ゲノム不安定性 / DNA複製 / DNAM維持メチル化 / Dnmt1 / ユビキチン化 / ヒストンH3 / DNAメチル化異常 / 発がん / 癌 / 老化 / 分化

【研究成果の概要】

Dnmt1に結合するユビキチン化ヒストンH3はヒストンH3K18Ub/K23Ub、K14Ub/K18Ub、あるいはK14Ub/K23Ubであることがわかった。Dnmt1とヒストンH3K18Ub/K23Ubペプチドとの結合は、全く新規の構造であった。また、Dnmt1とヒストンH3K18Ub/K23Ubとの結合は、Dnmt1構造全体の変化を誘導した。実際この結合は、Dnmt1のDNAメチル化活性を強く活性化した。一方、DNA低メチル化はDNA複製プログラムの異常を誘導し、ゲノム不安定化を引き起こしていることが強く示唆された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】40,430千円 (直接経費: 31,100千円、間接経費: 9,330千円)

【研究分野】衛生学

【研究領域課題番号】20790425 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生活習慣 / 癌 / 分子疫学 / DNAメチル化 / エピジェネティクス / LINE-1 / 遺伝子 / 社会医学 / LINE1 / 発癌 / 葉酸

【研究成果の概要】

地域一般住民206名から1989年に提供された保存血清を用いて、DNAメチル化と生活習慣および発癌リスクとの関連を検討した。その結果、長鎖散在反復配列LINE-1のメチル化レベルが男性で1%程度高いことが示されたが、運動を除く生活習慣や発癌との関連は明らかとはならなかった。本研究では、血清DNAのLINE-1メチル化と生活習慣・発癌の関連が限定的である点、長期保存された血清を用いたDNAメチル化研究の可能性が示唆された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)