Molecular and Cellular Basis of Tumor Invasion at The Tissue-Intrinsic Microenvironment

组织内在微环境中肿瘤侵袭的分子和细胞基础

基本信息

批准号：
22H02818
负责人：
田守洋一郎
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は、生体上皮組織内において腫瘍浸潤が始まるプロセスについての新しい分子基盤を構築することを目的としている。これまでの我々の研究から、ショウジョウバエ幼虫の翅原基上皮組織に誘導したがん原性変異細胞からなる腫瘍は、同組織内の特定の場所に出現した場合にのみJNK-MMP1シグナルの亢進が起こるため、非常に高確率でこの特定の場所（浸潤ホットスポット）から基底膜を破り浸潤を始めることを発見した。この浸潤ホットスポットでは、方向性を持った細胞配置パターンがぶつかって内在的によどみ形状を形成していることを観察している。令和４年度は、粒子画像流速測定法（PIV解析）を応用したMATLABプログラムを用いて、組織の三次元画像からホットスポットを高確率で検出する方法を確立し、この検出プログラムを用いることにより、Notch経路関連遺伝子の変異体において、ホットスポットに特異的な組織構造が消失すること、さらにこの変異体ではホットスポットでの腫瘍の浸潤が抑えられることを発見した。さらに、連続ブロック表面走査型電子顕微鏡（SBF-SEM）を用いた観察により構成細胞一つ一つの形態と配置の解析を実施したところ、ホットスポットでは多くの細胞が折れ曲がったり細くなったりして歪な形態を取り、これらが絡み合うような特異な構造を形成していることが明らかとなった。これらの実験結果を統合することにより、浸潤ホットスポットは元々構造安定性が低い歪な構造を持つため、がん原性変異が導入されると簡単に単層上皮構造が崩れ、この構造崩壊がJNK-MMP1シグナル亢進の引き金となり、基底膜の破壊と間質側への浸潤が始まるというプロセスの全体像を明らかにすることができた。これらの浸潤ホットスポットに関する新しい発見について、米国遺伝学会のDrosophila Conferenceを含め複数の学会で紹介した。

该研究项目旨在为活体上皮组织内肿瘤侵袭开始的过程建立新的分子基础。我们迄今为止的研究表明，由果蝇幼虫翅膀原基上皮组织中诱导的致瘤突变细胞组成的肿瘤仅当它们出现在同一组织内的特定位置时才会表现出增强的 JNK-MMP1 信号传导。基底膜很有可能被破坏，入侵将从这个特定位置（渗透热点）开始。在这个渗透热点中，我们观察到定向细胞排列模式碰撞形成内在的停滞形状。在2020财年，我们建立了一种使用应用粒子图像测速（PIV分析）的MATLAB程序从三维组织图像中高概率检测热点的方法，并通过使用该检测程序发现热点特异性组织结构在Notch 通路相关基因的突变体，并且在该突变体中热点处的肿瘤侵袭被抑制。此外，当我们使用连续块表面扫描电子显微镜（SBF-SEM）观察分析每个构成细胞的形态和排列时，我们发现在热点中，许多细胞弯曲或变薄和扭曲。这些颗粒形成了一种独特的结构，它们相互缠绕。通过整合这些实验结果，我们发现侵袭热点原本具有扭曲的结构，结构稳定性较低，当引入致癌突变时，单层上皮结构很容易崩溃，而这种结构崩溃我们能够阐明该过程的整体情况触发 JNK-MMP1 信号增强，导致基底膜破坏并开始侵入间质。我们在多个会议上展示了有关这些入侵热点的新发现，其中包括美国遗传学会果蝇会议。