テロメアを介した遺伝子発現制御機構と腫瘍組織形態への影響の解明

阐明端粒介导的基因表达调控机制及其对肿瘤组织形态的影响

基本信息

批准号：
18K07252
负责人：
岡本啓治
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Japanese Foundation for Cancer Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我々はこれまで、人工的にテロメア伸長させたがん細胞をヌードマウスの皮下に移植したゼノグラフト腫瘍で、インターフェロン（IFN）応答遺伝子群の発現上昇の抑制及び、腫瘍形態の分化傾向を見出してきた。本研究では、腫瘍形成時に活性化するシグナル経路と、テロメア伸長による制御の分子機構を解明し、がん細胞がテロメアを短く維持する新たな病理学的意義を明らかにすることを目的とする。まず腫瘍形成時におけるIFN経路活性化機構について検証を行ったところ、親株由来のゼノグラフト腫瘍でSTAT1のリン酸化が亢進し、テロメア伸長株由来の腫瘍ではそれが抑制されていた。STAT1変異体発現がん細胞を腫瘍環境を模倣した3D培養法で培養・解析し、IFN応答遺伝子の発現上昇に必須なSTAT1リン酸化部位を同定した。また、3D培養時にはRIG-I によりSTAT1のリン酸化が亢進することを見出したことから、テロメア伸長によりRIG-I-STAT1経路が抑制されている可能性が示唆された。次に、テロメアによって制御されるRIG-I-STAT1経路の活性化と腫瘍形態との因果関係を検証した。CRISPR-Cas9法により樹立したSTAT1欠損がん細胞株を用いてゼノグラフト腫瘍を形成させたところ、分化の形態を示す腺管様構造の形成の促進、未分化マーカーN-Cadherinの低下を示した。さらにテロメア伸長がん細胞株にSTAT1標的因子の一つISG15を過剰発現させると、テロメア伸長株由来腫瘍で見られる腺管様構造が減少する傾向を示した。また、テロメア伸長株由来ゼノグラフト腫瘍では、親株由来腫瘍に比べてISG15の機能の一つであるISG化レベルが低下していた。以上の結果より、がん細胞はテロメア長を短く維持することでRIG-I-STAT1-ISG15経路の活性化を促進し、それが腫瘍の未分化状態の維持に寄与する可能性が示唆された。

我们以前已经发现，在裸鼠中皮下用端粒延长的癌细胞人为移植的异种移植肿瘤中，抑制了干扰素（IFN）反应基因组的表达，并且倾向趋于区分肿瘤形态。这项研究旨在阐明在肿瘤形成过程中激活的信号途径以及通过端粒伸长的调节的分子机制，并阐明使端粒短暂的癌细胞的新病理意义。首先，我们研究了肿瘤形成过程中IFN途径激活的机理，并发现来自父菌株的异种移植肿瘤增强了STAT1的磷酸化，并在端粒伸长率菌株中抑制了肿瘤。使用模拟肿瘤环境的3D培养方法培养表达STAT1突变体的癌细胞，并鉴定出STAT1磷酸化位点，这对于增加IFN响应基因表达至关重要。此外，我们发现RIG-I在3D培养过程中促进了STAT1磷酸化，这表明端粒扩展可以抑制RIG-I-STAT1途径。接下来，我们研究了端粒调节的RIG-I-STAT1途径激活与肿瘤形态之间的因果关系。当使用CRISPR-CAS9方法建立的STAT1缺陷癌细胞系形成异种移植肿瘤时，将肿瘤促进到延性类似结构的形成，该结构表现出分化的形态，以及未差异介导的标记物N-钙粘蛋白。此外，在端粒延伸癌细胞系中，STAT1靶因子之一过表达ISG15显示出降低端粒伸长株衍生的肿瘤中延性的结构的趋势。此外，与源自母体菌株相比，ISGyLation的水平是ISG15的功能之一，在源自伸长率菌株的异种移植肿瘤中，ISGyLation的水平降低了。这些结果表明，癌细胞通过保持端粒长度短而促进RIG-I-STAT1-ISG15途径的激活，这可能有助于维持未分化的肿瘤。