シスチントランスポーターxCTとがん幹細胞

特別講演１　佐谷先生（慶応大学）

　現在、臨床における有用性が大変期待されている研究である。もしかしたら、ガンが撲滅される時代がくるのかもしれない。

　がん幹細胞は腫瘍組織構築の根源になる細胞であり、治療に対する抵抗性が高いことから、癌の再発、転移などの主因になると考えられている。

　発表された一連の知見は、CD44のバリアントアイソフォーム (CD44v)ががんで多く発現していることがきっかけという。CD44vはトランスポーターであるxCTの細胞膜上での発現を安定化し、抗酸化能がアップすることによりがん幹細胞が生き残る方向に向かい、治療に対して抵抗性を示すという。また、CD44v8-10ができるための因子であるESRP1を同定し、CD44のスライシングバリアントが慢性炎症によるヒストンmodificationで誘導されるという。sulfasalazineがxCT inhibitor がん幹細胞を選択的に叩くことを明らかにし、臨床試験が行われているという。

　さらに、乳癌、大腸癌などの固形癌においては、CD44陽性の癌細胞は癌幹細胞様の性質を持ち、CD44のバリアントアイソフォーム(CD44v)の発現は、遠隔転移と相関していることを明らかにしている。佐谷先生らは、癌幹細胞の主要な表面マーカーの一つであるCD44を介した酸化ストレス回避機構が、乳癌の肺への転移を促進することを明らかにし、CD44を高発現する転移性乳癌細胞を標的にした治療法の確立に繋がる大きな可能性を秘めていると考えられています。

とにかく素晴らしい研究である。

第8回トランスポーター研究会年会シンポジウム5

シンポジウム：チャネル・トランスポーター研究の最前線3

 

　１）松尾先生（防衛医科大学）：尿酸トランスポーターABCG2と痛風・高尿酸血症

　高尿酸血症に基づく痛風の発症に関わるメカに関する発表。松尾先生は、以前、ABCG2遺伝子が高容量性尿酸排泄トランスポーターが痛風を引き起こす主要な病因遺伝子を見いだしている。最近、ABCG2の尿酸排泄機能の低下による影響をヒトや動物モデルを用いて検討した結果、腎臓よりもむしろ腸管からの尿酸排泄機能が低下することが高尿酸血症の主因であることを明らかにし、新たに「腎外排泄低下型」高尿酸血症という概念を提唱している。また、痛風の発症年齢の若年化にABCG2の変異が関与していることも明らかにし、機能低下が20歳代以下で発症する若年性痛風の主要な原因であることを発表した（もうすぐ論文公表）。痛風・高尿酸血症のリスク評価のためのABCG2遺伝子の検査は、平成24年12月より全国の医療施設で検査オーダーが可能になっている。

 

　２）北村先生（熊本大学）：浮腫・高血圧の発症進展における上皮型Naチャネルとセリンプロテアーゼの相互作用

　魚の血圧は20 mmHgという。生命は進化の過程において、Naの欠乏という環境の大きな変化に対応するために、腎臓におけるNaの再吸収という機能を獲得して来た。飽食の時代に、過剰なNaを摂取するようになり、進化の過程で獲得した腎臓の機能が、高血圧などの病因になるように、皮肉な結果を引き起こすことになった。上皮型Naチャネル（ENaC）の長年の研究成果を北村先生が紹介。リドル症候群はENaCの活性の異常上昇が原因である。ProstasinというセリンプロテアーゼによりENaCが活性化されることは知られていた。protease nexin-1 (PN-1)がprostasinの内因性inhibitorであることを明らかにしている。ネフローゼ症候群のような高度のタンパク尿をきたす疾患において浮腫が出現する原因はいまだに解明されていないが、プラスミンのような血漿中のセリンプロテアーゼが大量に尿細管腔へ漏出することにより、ENaCの活性化を引き起こして体液貯留ならびに血圧上昇へと導く可能性が示されているという。本発表では、ENaCおよびセリンプロテアーゼのナトリウム代謝および血圧調節における重要性とともにネフローゼ症候群にともなう浮腫や食塩感受性高血圧に対する治療薬としてセリンプロテアーゼ inhibitorの可能性を示唆している。たとえば、メシル酸カモスタットをDahl食塩感受性ラットに投与すると血圧の低下や臓器障害の軽減をもたらすという。

 

　３）粂先生（名古屋市立大学）：ドーパミントランスポーターによるシナプス外情報伝達制御

 　ショウジョウバエを用いて、概日周期と睡眠制御の分子機構を研究し、ドーパミンニューロンに存在するドーパミントランスポーターの欠損が睡眠の極端な短縮に関与していることを明らかにしてきている。さらに、昨年、これらの変異体を用いて、覚醒を制御するドーパミン神経回路を同定することに成功して、Nature Neuroscienceに発表している。この研究の面白いことは、睡眠中でも学習が成立できる可能性や、逆に覚醒しても、学習は成立しないことが起きうる可能性を示したことである。また、論文未発表であるが、ドーパミンのシナプス外情報伝達制御の存在を明らかにしたという。

　４）深田先生（理化学研究所）：亜鉛シグナル：亜鉛イオンのネットワークによる生体恒常性の制御の意義

　亜鉛は必須微量元素であり、生体の恒常性維持に重要な役割をしている。亜鉛の欠乏により、成長遅延、骨密度低下、皮膚炎、免疫力低下、味覚異常、夜盲症、生殖機能不全が起こる。また、加齢・ダイエット・医薬品服用によって会えん欠乏が起こっているという。亜鉛シグナルネットワークを明らかにした研究成果を紹介。NHKのためしてガッテンにも出演して亜鉛の重要性を紹介されたという。亜鉛トランスポーターファミリーには多くの分子がある。例えば、ZIP14は、骨形成、成長ホルモンの作用、糖新生に関わっている。ZIP13は、成長、骨形成、歯形成などに関与するという。ZIP10は、免疫組織に発現が高く、B細胞の発生の初期段階で発現し、その初期発生に必須であるという。これのconditional KOを作成すると抗体産生が激減したという。サイトカインの刺激によってZIP10の発現上昇と共に、亜鉛濃度の上昇も認められるという。ヒトリンパ腫におけるZIP10の亜鉛シグナルが重要であることも明らかになっている。亜鉛シグナルには特異性があるというポイントが面白い。

　最後に「運を運びたければ足を運べ」を紹介していただいた。深田先生に感謝。

 

無事、研究会が終わった。お疲れさまでした。また、熊本まで来られた先生方、ありがとうございました。会長の首藤先生の気持ちが入った素晴らしいface to faceの会であった。また、石塚先生の尽力も大きかった。二人だけでなく、初めて、会の運営に関わった多くの学生達にとっても大変良い経験になっただろう。私にとっても楽しい出会いがあり、充実していました。昨夜のメインイベントも午前４時まであったというーーー。若手中堅の会ならではである。

 

第8回トランスポーター研究会年会シンポジウム4

シンポジウム4　チャネル・トランスポーター研究の最前線2

　１）沖米田先生（関西学院大学）：嚢胞性線維症の薬物療法を目指したCFTRコレクターの分類と相乗効果

　カナダのマギル大学から帰国して、4月から関西学院大学にて独立ラボを持った、OBの沖米田先生。学生の頃から一貫してCFの研究をやってきた。今回の発表内容は、CellやScienceやNature Chem.Biol.などに掲載されたCFTRコレクターに関する最先端の研究。タンパク質の構造から不安定化機構を明らかにし、そのサイトをターゲットにした薬剤のスクリーニングを行い、いくつかのリード化合物を見いだしたという内容。緻密なストラテジーでクリアな結果である。

 

　２）紺谷先生（東京大学）：リソソームへの物質輸送に介在する低分子Gタンパク質ARL8

　リソソームは多数の加水分解酵素に富み、様々な物質の分解を担う膜オルガネラである。リソソームは他の膜オルガネラと融合し、正常な物質分解に関わる。本発表では、低分子量Gタンパク質ARL8がHOPS complex（6量体の構成因子のうちVps41）との相互作用を介して、リソソームと後期エンドソームやファゴソームの融合を制御していることを示した。ARL8は多細胞生物間で高度に保存されている。ARL8の欠損変異株（線虫）を用いたクリアな結果。

 

　３）中山先生（東京学芸大学）：細胞内オルガネラ膜で働き機械受容チャネル

　機械的刺激を生体が認識する時に関わるセンサー分子を機械受容チャネルという。大腸菌が低浸透圧ショックを受けると、MscSは細胞破裂を防ぐために開口して、生存させる。本発表では分裂酵母（真核生物）のMscSホモログ（Msy1とMsy2）は細胞内オルガネラ上で物理的な力を感知する分子として働いていることを示し、その受容機構を提起した。分裂酵母に低浸透圧刺激を与えると、細胞の膨張時に一過性に細胞内のCaイオンの上昇が認められるが、Msyの変異はその上昇が増強されるという。Msyの細胞内局在は小胞体であり、Msy1は核周囲に存在する小胞体内にCaを取り込むという。一方、細胞膜直下の小胞体にあるMsy2は細胞質内へのCaの排出を促すという。

 

　４）小山先生（東京大学）：NKCC1の抑制によるてんかん発症の阻止

　側頭葉てんかんによって誘導される神経回路の形成異常を時空間的に解析し、その治療ターゲット分子を示した研究。熱性けいれんの動物モデルにおいて異所性顆粒細胞が出現することを明らかにし、海馬切片培養を用いたタイムラプスによる顆粒細胞の移動の評価系を確立。どのような分子が関わるのか検討したところ、新生仔期の熱性痙攣によりGABAa受容体の発現量が上昇し、GABAの興奮作用を調節するNa-K-2CT共輸送体（NKCC1）が関わり、これをブロックする（ブメタニドの投与等）と熱性痙攣が抑制されることを明らかにした。発表の最後に話された今後の展開も面白い。Nature Med.2012に掲載された内容。

第8回トランスポーター研究会年会シンポジウム3

シンポジウム3　異分野の先端研究

 

　１）手老先生（九州大学）：粘菌の迷路解きに学ぶ生物の適応ネットワーク

　粘菌の出てくる作品「風のナウシカ」。粘菌の管形成に関する研究で迷路解きは有名である。粘菌が作る管ネットワークは状況に応じて様々な形となる。ある場合はネットワークの最短性を重視し、迷路を解き、ある場合はネットワークの頑強性も考慮したネットワークとなっている。これらのネットワーク形成をモデリング（数式化）することにより、生物から得られる輸送ネットワークについて考察している。

 

　２）久保田先生（東京大学）：AKT経路の情報多重化によるインスリン作用の時間情報コード

　システムバイオロジー研究。細胞内シグナル伝達経路の多彩な応答をモデル化する研究。以前、本ブログでも紹介した内容。インスリン刺激によってAKTがリン酸化される。その下流分子への影響は、活性化の時間のファクターに応じて変化してくることをきれいに明らかにされている。刺激の時間パターンに応じて作用が異なっている：時間情報コード

　

 

 

　３）小柳先生（九州大学）：転写因子ATF4によるトランスポーター発現リズムと抗がん剤感受性の制御

 　昨年のNHKのクローズアップ現代に紹介された話題。ATF4の発現は腫瘍細胞内においても概日リズムを示し、抗ガン薬への感受性に時刻依存的な変動を引き起こしているという。服用する時間を変えるだけという、時間薬物療法の実施は、効果の増大や副作用の軽減が期待できる。ATF4は腫瘍細胞において過剰発現し、BCRPやMRP2などの発現を亢進させ、薬剤耐性化に関与しているだけでなく、ガン抑制遺伝子p53の分解を促進し、抗ガン薬に対する感受性を低下させるという。

 

　４）久米先生（京都大学）：脳疾患の予防・治療を目指した薬食相互作用

 　生体内に存在する神経保護活性物質を用いた治療戦略へのアプローチと食品に含まれる機能性成分基づいた予防的アプローチについて、特に薬と食品を相互活用することによる新しい予防・治療戦略に向けた取り組みを紹介。Nrf2を活性化して抗酸化酵素を誘導する物質を野菜や果物から探索したところ、その結果、青じそに強い活性があることがわかった。この青じそには、DDCという化合物が新規活性体として含まれていることがわかった。

 

 

 

　５）池谷先生（東京大学）：脳回路のメゾスコピック挙動を捉える。（メゾスコピックとは：ミクロ以上、マクロ未満。）

　機能的多ニューロンカルシウム画像法 (functional multineuron calcium imaging: fMCI)を用いて、１万個以上の多数のニューロンの発火活動を一斉に記録することを可能にし、さらに、シナプス活動の可視化に成功した研究成果を紹介。

を発表する予定が急遽変更。タイトルは

 

　５’）池谷先生（東京大学）：「空気を読む」　　となった。

　ヒトの脳は電磁波のごく一部しか感知できない。コウモリは小さい脳で超音波を感知できる。人間のセンサーは能力がいかに貧しいか。鳥の脳幹に地磁気に反応するニューロンがある。発表者は、磁気センサ脳チップを自作した。それをラットに装着し、北を向いたら報酬系（外側視床下部）を刺激するようにすると、ラット羅針盤ができた！？。磁気センサを使うことで脳内に認知地図を形成することができるという。つまり、ラットは地磁気情報を間接的に活用でき、失われた機能は代替することができるという。将来の研究は、その神経ネットワークの解明と共に、ヒトとネズミの脳をつないだら、理想的な病態モデルマウスが作成できるか！？という大変夢のある話。

 

第8回トランスポーター研究会年会シンポジウム2

シンポジウム２：チャネル・トランスポーター研究の最前線１

　１）黄川田先生（農業生物資源研究所）：培養細胞の常温乾燥保存は可能になるのか？ー極限乾燥耐性昆虫ネムリユスリカのトレハローストランスポーターの応用ー

　トランスポーターを使ってどのような応用研究が可能か。極限乾燥耐性に関わるTRET1は昆虫の脂肪体（ほ乳動物の肝臓に相当する組織）で多く発現し、乾燥時に大量合成される保護物質であるトレハロースを体液に効率的に放出させる。このおかげで全ての細胞が乾燥から保護される。TRET1を培養細胞に発現させると乾燥保存が可能かという話。ネムリユスリカの培養細胞は乾燥耐性能を有していた。CHOやHepG2がトレハロース存在下で乾燥耐性が増強されているという。培養細胞にTRET1を発現させるとどうなるか。TRET1を高発現させるとトレハロースが細胞内に輸送される。ある程度は乾燥耐性を獲得したが、ネムリユスリカと同レベルには行かないため、プラスαの因子を現在、同定中。いくつかの因子を共発現させると将来は可能かも。

 

　２）中島先生（大阪大学）：多剤排出タンパクAcrB, MexBの阻害剤結合構造

　グラム陰性病原細菌の多剤耐性の主因として、多剤排出タンパクAcrBおよびそのホモログが知られていた。この阻害薬は多剤耐性対策として有用である。ABI-PPは大腸菌AcrBおよび緑膿菌MexBの特異的阻害薬であるが、一方で緑膿菌の多剤耐性に重要なもうひとつのMexYを阻害できない。タンパク質の構造解析を実施し、ABI-PPの阻害特異性を同定した。

 

　３）山地先生（岡山大学）：イネの節におけるミネラルの維管束間輸送と分配制御機構

　イネの”節”に注目し、節の発達した維管束系と、そこに高発現するトランスポーター群がミネラルの分配に重要な役割を果たしていることを明らかにしようとしている。節はイネ科植物の構成単位である。その節の維管束間輸送において、ケイ酸、マンガン、亜鉛、銅、カドミウムなどのトランスポーターを介した分配システムが明らかになりつつあり、様々な土壌環境条件における生産性の向上や、コメのミネラル蓄積量の制御による栄養価・安全性の向上に貢献しうるという。

 

第8回トランスポーター研究会年会シンポジウム1

本日から明日の午前までにトランスポーター研究会が熊本大学薬学部にて開催されている（年会長　首藤剛　准教授）。本研究室の学生達も組織運営に関わっている。そのシンポジウムの概要を可能な限り紹介する。

 

 

シンポジウム1：九州部会企画シンポジウム

　１）武田先生（鹿児島大学）：神経分化における新たな制御機構の解析

　TAG-1とAPP遺伝子欠損マウスから単離した神経幹細胞からの神経分化が促進されている。TAG-1とAPPが神経発生の過程で相互作用し、γセクレターゼによりAICDが遊離し神経分化を抑制していることを明らかにした。AICD: APP intracellular domain)

 

　２）大槻先生（熊本大学）：メンブレンプロテオミクスの進歩と応用

　膜タンパク質を定量する最新の技術を紹介。膜タンパク質の発現量とmRNAの発現量の相関は低い。てんかんのモデルマウスの脳毛細血管における種々のトランスポーターを絶対定量。定量的プロテオミクス・メタボロミクスによる抗ガン薬感受性機構を解析できる。Multiplexed-MRM法によるタンパク質の絶対発現量の一斉定量技術の有用性を紹介。Triple Qを使用し、ノイズを下げる。SWATHの使用でデータ取得が容易になった。

 

　３）池田先生（宮崎大学）：細胞内局在型aquaporinの機能

　ほ乳類には13種類の水チャネル aquaporinが存在している。多くの aquaporin分子は、細胞膜に局在して機能するが、AQP8およびAQP9がミトコンドリアにAQP6が分泌小胞に、AQP11が小胞体に、AQP12が小胞体および分泌小胞に局在するという。本発表では、AQP6およびAQP11の機能を解析した研究内容を紹介した。AQP6はprimitive typeのイオンチャネルであろうということ、AQP11はノックアウトすると嚢胞腎になること、機能低下がERストレスを誘導することが示された。

 

　４）山本雅達先生（鹿児島大学）：Abcb10はHeme合成に必須であって、その欠損マウスは　Protoporphyrin IXと鉄の高蓄積と血球分化不全を示す。

 　Abcb10はミトコンドリア内膜に存在するABCトランスポーターであり、鉄トランスポーターと相互作用し、Hemeの産生に影響することが知られていた。その詳細なメカニズムをコンディショナルノックアウトマウスを作成し、種々検討した。その結果、このマウスにおいて鉄の過剰な蓄積が認められ、未分化な赤血球のミトコンドリアに高蓄積していることが明らかになった。

 

　５）礒濱先生（東京理科大学）：Aquaporin5チャネルと炎症

　AQP5は唾液腺、汗腺および気管支腺などの外分泌腺や肺胞の上皮細胞に存在し、水分子の移動に重要であることは知られていた。AQP5の高発現時にTNFα刺激するとNF-kBの活性化が亢進し、サイトカインの産生が著明に亢進することを明らかにし、AQP5の発現および機能の変化が病態時の唾液や気道液の分泌に加え、炎症反応そのものに影響することを示した。ある疾患において、AQP5の自己抗体の存在が示され、外分泌腺における炎症反応との関連、ならびに水の輸送には関係ない機能を有する可能性が予想された。

 

老化した好中球が造血幹細胞ニッチ機能に影響する

Cellの5月号から。Ihorinのプレゼン。好中球の寿命の寿命は、10−12時間であり、血中の好中球数は日内変動を示す。マウスの場合、好中球数は、寝ている間に下がっていき、活動的な時（暗環境）に上がっていくという。造血幹細胞も同様であるという。造血系に影響を与える薬物の評価において、どのタイミングで投与するかによって作用態度も変わる可能性はある。この論文では、好中球が寿命を迎えると血液中から骨髄へと移動し、老化のシグナルをマクロファージが認識してLXR依存的に貪食し、その変化が造血幹細胞のニッチ（造血幹細胞などを維持する特別な微小環境）に影響して、造血幹細胞の血中への移行を促すことが明らかにされた。老化した好中球の細胞表面マーカーも明らかになったこともこの論文の成果の一つである。LXRのアンタゴニストが造血幹細胞の移植の定着度を高める！？

 

 

腹八分がアルツハイマー進展を抑制するメカ！？

　Cell Metabolism 5月号から。Yukiちゃんのプレゼン。アルツハイマー型認知症において、アミロイドβの産生に関わる酵素のβセクレターゼ (BACE1)の発現量は、症状の進展あるいは治療という観点から重要である。今回の論文は、カロリー制限によって、BACE1の発現量が抑制され、アミロイドβの産生を抑制することがわかった。そのシグナル経路には、SIRT1-PPARγ−PGC1が関与していることが示された。また、ロシグリタゾンというPPARγアゴニストでは影響がないため、リガンド非依存的なメカニズムという。面白いのは、今まではCoactivatorであるPGC-1が、今回は、PPARγと協調してrepressorとして働くという点。

　今まで、BACE1欠損マウスでは、アミロイドの沈着が減少する報告、アルツハイマー型認知症患者の脳において、BACE1の発現上昇がアミロイドβの産生やアミロイドの沈着を亢進するという報告はされていた。また、カロリー制限がSIRT1-PPARγ−PGC1経路を活性化することも報告されていた。今回の論文は、これらの過去の知見を結びつけたという点で意味がある。アルツハイマー型認知症だけでなく、様々な生活習慣病の予防は、カロリー制限食や適度な運動等、いわゆる”生活習慣薬”が一番なのだろう。「食い放題、飲み放題」というビジネス戦略は病因ともなり、これを禁止すると、病気の予防に繋がり、保険財政を救うことになるだろう。ただ、「飲み放題や食い放題」は、現代社会においては、ストレス解消の方法のひとつにもなっているのだろう。食事で精神的な満足感を感じさせることで、ストレスを打ち消しているのだろう。「ストレス」ー「食べまくる」ー「生活習慣病」という負のロードではなく、「ストレス」ー「運動（仕事）して汗を流す」ー「健康の維持」という術が健康寿命延長に繋がるのは言うまでもない。

関節リウマチと制御性T細胞

Nature Med. 3月号から。Koyama君。自己免疫性疾患である関節リウマチの患者数は推定100万人。TNFαのモノクロ抗体が著効を示す。このような自己免疫疾患において制御性T細胞が抑制されている。この論文では、制御性T細胞の分化を調節する転写因子であるFOXP3が、正常時は翻訳後修飾（リン酸化）を受け、活性が維持されていること、リウマチ患者では、TNFαによってPP1（脱リン酸化酵素）され、FOXP3のリン酸化が抑制されているという。さらに、TNFαのモノクロ抗体を投与されているリウマチ患者の制御性T細胞のFOXP3のリン酸化が回復し、制御性T細胞の活性維持が認められている。今までは、FOXP3のアセチル化という翻訳後修飾は報告されていた。

祝 出産

理研で大活躍中のSaito家に長女誕生です。おめでとう！　斉藤珠実ちゃんです。出産がかなり大変だったようです。頑張れ、斉藤家！

 

「６月９日 0:26に 2658gの元気な女の子が産まれました！
名前は 珠実（たまみ）と名付けました。
６月の誕生石が真珠とのことで字をとり、多くのことが実りますようにとの願いを込めてみました。
６月１８日が予定日だったのですが、少し早めです。
新月、満月の時は出産が多いのでしょうか、　今月は９日が新月、２３日が満月とのことでしたので、初産でもあり、予定日からも２３日くらいの出産かなと勝手に思い込んでいました
そんなこともあり、まだ産まれないだろうと余裕な気持ちで ８日（土）に妻の従弟と安産祈願のために　筑波山へ登山していたのですが、　その山頂で、陣痛始まったかも・・・との連絡を受け（お参りの効果早すぎ！）、急遽下山、和光に戻り 準備して　新幹線に飛び乗り愛知へと移動ーーーーー」

 

出産には間に合ったとのこと。安産祈願で登山とは斉藤博士らしい。３人で力を合わせて素晴らしいファミリーを築いて行くことでしょう。近い将来、３人で屋久島縦走かな。