【研究分野】呼吸器内科学

【研究領域課題番号】16K09574 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

インテグリン / ITGA11 / 肺癌 / 術後再発 / 遊走能 / 浸潤能 / 細胞外基質 / 遊走 / 膜タンパク / 膜貫通型タンパク / 細胞接着

【研究成果の概要】

インテグリン分子は、細胞表面に存在し、細胞外基質に結合する。本研究では、インテグリンα鎖の一つであるITGA11の肺癌における機能を解析した。まず肺癌検体の解析をし、ITGA11の発現量が多いと肺癌のステージが進行し、手術後に再発しやすいことを解明した。また、肺癌細胞にITGA11を強制発現すると、肺癌細胞の遊走能と浸潤能が亢進した。以上より、ITGA11は肺癌の治療標的となることを解明した。

【研究の社会的意義】

本研究では、ITGA11の発現量が肺がんのステージや術後再発と関連があることを初めて見出した。肺がんが進行するにつれ、肺がん細胞はITGA11の発現量を高めることにより、遊走能や浸潤能を高め、がんの発生部位における進展や他臓器への転移をおこしやすくしていると推測できる。インテグリン分子は細胞膜の表面に顔を出しているため、本研究でITGA11は肺がんの有力な治療標的になりうることが分かった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【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】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】13356008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

味蕾細胞 / 初代培養 / Caイオン / 遺伝子導入 / 細胞接着 / 基底膜 / ラミニン / インテグリン / 味覚

【研究成果の概要】

初代培養した味蕾細胞の細胞形態と細胞間接着は、培養液の細胞外カルシウムイオンの濃度に依存して大きく変化した。0.5mM以上の高カルシウムイオン濃度条件下では細胞同士が強く結合し、細胞塊を形成した。一方、0.1mM以下の低カルシウムイオン濃度条件下では、細胞は次第に分散し、細長い形をとるようになった。これら2つの細胞状態は、カルシウムイオン特異的、かつ、可逆的であった。この結果から、カルシウムイオンは細胞外において味蕾細胞の形と接着を調節する因子であることが示された。
味蕾細胞が接着している基底膜成分に存在するラミニン・サブユニットを分析した。βおよびγサブユニットに関してRT-PCR法および免疫組織化学的方法で解析した結果、β2サブユニットおよびγ1サブユニットが主要な分子種としてラット有郭乳頭基底膜に存在することがわかった。さらに、ラミニンをリガンドとする受容体として機能している可能性があるインテグリンに関して、そのβサブユニットの発現をRT-PCR法で解析したところ、β1、4、および5の3種類の分子が、味蕾細胞を含む上皮細胞層において発現していることが明らかになった。
本研究で確立した味蕾初代培養細胞にアデノウィルスベクター系を用いて、効率90%以上で外来遺伝子を導入することに成功した。この方法を用いてα1アドレナリン受容体導入細胞の細胞内カルシウムイオン濃度のリガンド(アドレナリン)応答性を観察した。その結果、導入細胞の約50%においてリガンドに応答した細胞内カルシウムイオン濃度の上昇が観察された。また、リガンド未添加時において細胞内カルシウムイオン濃度が高い細胞ほど、応答性が高い傾向はあったが、応答性と味細胞マーカーとの存在には余り相関が見られなかった。
今後、味細胞を含む味蕾細胞の解析とその応用を行うために有用な実験系となることが期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】11694250 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Cas / CIZ / 細胞接着 / 細胞骨格 / マトリックス・メタロプロテアーゼ / アクチン / 心筋線維 / インテグリン / SH3 / マトリックスメタロプロテアーゼ / プロモーター / 転写制御

【研究成果の概要】

Casの個体形成における役割を解析する目的でCasのノックアウトマウスを作成した。Casのノックアウトマウスは胎性期11.5から12.5日で著明なうっ血と成長障害を来して死亡した。病理学的解析では心臓の低形成及び全身の血管の拡張が認められたが、これは同時期の正常個体におけるCasの組織分布にほぼ一致した。電子顕微鏡による解析ではCasのノックアウトマウスの心筋細胞において筋線維およびZバンドの形成不全が認められた。またCasのノックアウトマウスの胎児から樹立した線維芽細胞においてアクチン線維の構造異常が認められ、この異常はCasの再導入により正常化した。以上の結果は、Casの生物学的作用はアクチン線維の束状形成であり、Casを欠いたマウスは心筋および血管平滑筋の収縮機能不全によりうっ血および全身の循環不全を来して死亡すると考えられた。以上の結果より、Casは細胞骨格形成に重要であることが示された。また、我々はCasのSH3領域に会合する新規なZinc finger型蛋白質のcDNAの単離に成功し、CIZと命名した。CIZはcytoplasmic-noclear shuttling proteinであり、核へ移行してマトリックス・メタロプロテアーゼ(MMP)遺伝子群のプロモーター領域に共通に存在する特定の塩基配列に結合して、転写に関与することを見出した。この結果から、Cas蛋白質は細胞接着と核内転写制御をつなぐ重要な役割を持つことが推測される。MMPは癌細胞の転移・浸潤に大きく関与することが知られており、癌細胞の転移・浸潤にCasやCIZが関与していると考えられる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】8,700千円 (直接経費: 8,700千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】09308028 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

抗-接着 / 細胞外マトリックス / 遺伝子組換え動物 / インテグリン / シンデカン / アネキシン / 細胞増殖 / 細胞移動 / ノックアウトマウス / ノックインマウス / 細胞接着 / 細胞抗接着 / 抗一接着 / 形態形成 / 細胞分化 / 神経発生 / 癌転移

【研究成果の概要】

本研究は、細胞外マトリックスの生物機能とくに抗-細胞接着作用の解明を目的とし、遺伝子改変個体及び、細胞を利用して解析するものである。3年間の成果は以下にまとめられる。
1)遺伝子組換え動物の作成とその解析
・テネイシンCノックアウト純系マウスの作成(日下部、坂倉)と、同マウスにおいて自然発生乳癌の低下(吉田、坂倉)、創傷治癒過程の遅延と再生力の低下(日下部)、行動及び神経伝達物質の異常(日下部)を明らかにした。
・PTPζ遺伝子ノックインマウスを作成し、グリアのみでなくニューロンにも発現が認められることを明らかにした(野田)。
・Col4A6のノックアウトマウスの作成とアルポート症候群様病変の発生を認めたが、平滑筋腫を伴う形質変化は認められなかった(二宮)。
・プロテオグリカン(岡山、木全)、ニューログリカン(大平)、ラミニン(北川)については実験進行中である。
2)組換え細胞を使った抗-接着機能の解明と活性部位の固定
・抗体を利用した検索により、テネイシンCの抗-接着機能ドメインの同定はまだ終了していないが細胞増殖機能ドメインはEGF様配列(日下部)と選択的スプライシング部位(吉田)に同定できた。
・プロテオグリカンの抗-接着レセプターとしてアネキシンVI(木全)とシンデカン2(岡山)、リガンドとしてラミニンα4鎖(北川)を同定した。
・神経細胞の培養系でPTPζ(野田)とニューログリカン(大平)が細胞移動活性を示した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1997 - 1999

【配分額】30,500千円 (直接経費: 30,500千円)

【研究分野】人体病理学

【研究領域課題番号】07407007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞接着 / 浸潤・転移 / カドヘリン / カテニン / インテグリン / チロシンリン酸化 / c-erbB-2 / シグナル伝達 / がん間質相互作用 / 多段階発がん / カドヘリン・カテニン / DNAメチル化

【研究成果の概要】

E-cadherin発現異常ががん患者の予後と相関することを確認し、がん細胞においてはE-cadherin遺伝子のプロモーター領域のCpGメチル化が発現低下の要因の一つとなる可能性を示した。瀰漫型胃がん細胞には第16染色体LOHならびにE-cadherin遺伝子変異を見いだした。Cadherin裏打ち蛋白であるα-ならびにβ-cateninについても検討し、E-cadherinがん浸潤抑制系が、E-cadherinならびに裏打ち蛋白の発現異常・遺伝子変異あるいはチロシンリン酸化といった多様な機構によって不活化されていることを示した。
β-cateninのチロシンリン酸化をもたらすキナーゼを探索し、β-cateninとc-erbB-2蛋白の直接相互作用を証明した。大腸がん浸潤先進部でβ-cateninの強いチロシンリン酸化を認め、細胞接着系と受容体型チロシンキナーゼ系のクロストークが、ヒト個体のがん浸潤先進部で実際におこっていることがわかった。β-cateninのamadillo repeatのうちカルボキシ末端側120アミノ酸の範囲にβ-cateninとc-erbB-2蛋白の結合ドメインが存在することがわかった。欠失変異型β-cateninをがん細胞に導入し、内因性野生型β-cateninとc-erbB-2蛋白の結合阻害すると、細胞間接着性は強固になり上皮性形態を回復し、ヌードマウス移植モデルでは腹膜播種や肝転移が抑制されていた。
欠失変異型β-catenin導入細胞では、integrinβ4発現が誘導されていたことから、E-cadherin細胞接着系とintegrin系のクロストークの可能性の検討をin vitroで開始した。Integrin系がpaxillinのチロシンリン酸化を介してE-cadherin細胞接着系に影響し、細胞間接着性の減弱、接着斑形成および細胞の進展などを惹起する可能性があると考えられた。膀胱がんの特徴的な上皮内進展には、integrinβ4の発現低下とそれに基づくlaminin上での運動能の亢進が関与していると考えられた。Integrinβ4の転写調節機構の解明のためにプロモーターを含む転写調節領域を同定した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1998

【配分額】36,300千円 (直接経費: 36,300千円)