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松島, 綱治 ; Matsushima, Kouji
概要:
金沢大学がん研究所<br />近年、生体防御反応、癌免疫において重要な役割を有すると考えられているインターロイキン1(IL1)にたいするナチュラルアンタゴニスト(IL1Ra)の在存が明らかになった。本研究では、IL1Raの作用機序の解明、担
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癌状態におけるIL1Ra産生の証明ならびに担癌にともなう免疫不全症、悪疫質における内因性IL1Raの病態生理作用を明らかにすることを目的とする。本年度の主な成果として1)マウスIL1Raを遺伝子組み替え法にて大腸菌にて大量発現し、完全精製することに成功した。精製IL1Raはマウス/ヒトIL1RにIL1と同等の親和性を有し、IL1の生物活性を特異的に抑制することが確認された。2)精製IL1Raをウサギに免疫することによりIL1Raにたいする特異抗体を作製した。この抗体を用いてマウスIL1RaにたいするELISAによる測定法を確立した。3)癌悪疫質発生マウス大腸癌細胞株colon26(clone-20)のinvivoにおけるサイトカイン、サイトカインナチュナルアンタゴニスト産生をnorthemblotting法にて検索した結果、癌組織浸織マクロファージ由来IL1により刺激を受けた癌細胞によりIL6が過剰に且つ持続的に産生され癌悪疫質をもたりしていることが判明した。一方、癌悪疫質非発生colon26(clone-5)においては、癌組織においてIL1の他、同時に大量のIL1Raが産生されており、結果的にIL6が全く新生されないことが判明した。colon26の実験結果は、IL1Raが癌組織において実際に産生されていることを証明し、さらに、IL1Raがサイトカインネットワークを調節する重要な内因性制御分子であることを示した世界で最初の仕事である。今後、種々の実験腫瘍、ヒト癌組織におけるIL1Ra、サイトカインの発現検索をするとともに担癌宿主におけるサイトカインネットワーク分子機構を生体工学、遺伝子導入法、単クローン性抗体等を駆使して解明する。<br />研究課題/領域番号:04152050, 研究期間(年度):1992<br />出典：「インターロイキン1受容体アンタゴニストの担がん状態における病態生理学的意義」研究成果報告書 課題番号04152050（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-04152050/）を加工して作成
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清木, 元治 ; Seiki, Motoharu
概要:
金沢大学がん研究所<br />清木班員はヒト胃癌細胞株を用いて実験的にマトリクスメタロプロテイナーゼ(MMP)の活性発現が必須であることを特異的インヒビターであるTIMP-1遺伝子導入実験により示した.同時に、TIMP-1発現の低下が悪性形
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質発現の一因となることも示された.岡田班員はヒト骨肉腫OST細胞、ヒト単球様細胞U937を用いて細胞の浸潤能および転移能の発現とIV型コラーゲナーゼ(MMP-9)の発現との相関が高いことを示した.中島班員は腎臓癌細胞KG12がヌードマウスへの正所移植では転移するが異所である皮下からは転移しないことを示した.組織由来の線維芽細胞が産生するTGFbがKG12細胞のIB型コラーゲナーゼおよびウロキナーゼ産生と浸潤能発現の制御因子であることを明らかにした.浸潤・転移能に関連して重要性が示されたMMP-9遺伝子発現制御機構を解析することにより、佐藤班員はTPA、TNFaとc-Srcを介するシグナルがそれぞれ独立にMMP-9の伝写を制御していることを明らかにした.MMP以外の浸潤能に関する細胞外マトリックス分解酵素として宮崎班員は胃癌細胞株からトリプシン1を精製し、同定した.早川班員はもう一つのMMPインヒビターであるTIMP-2に対する単クローン抗体を作成し、サンドイッチELISA法による測定系を確立した.木村班員は転移抑制遺伝子として報告されたNKPキナーゼ(NM23)遺伝子の二つのアイソフォームをラットからcDNAと対応する染色体遺伝子として単離し、その構落を明らかにした.また、ラット高転移性乳癌細胞での発現低下を確認した.谷口班員はbmアクチンの転移の抑制活性が細胞運動の抑制と相関しすることを明らかにした.若い研究者伊藤君は大腸癌でMMP-7の発現が特異的に見られること丹田君は血管作動薬による腫瘍組織血流量の増加が化学療法剤の効果を増強することを見いだした.<br />研究課題/領域番号:04151024, 研究期間(年度):1992<br />出典：「がん細胞の浸潤性獲得の分子機構」研究成果報告書 課題番号04151024（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-04151024/）を加工して作成
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滝野, 隆久 ; Takino, Takahisa
概要:
HT1080細胞のI型コラーゲンおよびファイブロネクチン(FN)上での細胞運動はMMP阻害剤BB94により抑制され、ECM分解の減少、細胞接着斑の過形成と運動極性の喪失が認められた。一方、MT1-MMPの過剰発現はECM分解、細胞運動と細胞
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接着斑の代謝回転を誘導し、阻害変異体の発現でその抑制が認められた。HT1080細胞のBB94処理は細胞接着により誘導されるERK活性化を抑制した。以上の結果からMT1-MMPは細胞接着により誘導されるERK活性化を調節することにより細胞接着斑の代謝回転と細胞運動を制御していることが示唆された(T. Takino et al., Experimental Cell Research,2006)。 細胞運動時、MT1-MMPは細胞接着斑の集積と代謝回転が頻繁に起こる運動先端部の内側でECMを分解していた。細胞接着斑におけるMT1-MMPの機能に着目し、FAKの細胞接着斑標的ドメインをMT1-MMPとMT1-MMPの阻害変異体に付与し、細胞接着斑におけるMT1-MMPの役割を解析した。細胞接着斑に標的したMT1-MMPはFNへの接着後、迅速に細胞接着斑でFNを分解した。 細胞接着斑に標的したMT1-MMPの阻害変異体はMT1-MMP発現細胞におけるFN分解と細胞運動、3次元ECMへの細胞浸潤を顕著に抑制した。以上の結果から、細胞接着斑におけるMT1-MMP機能の重要性と、その活性阻害ががん浸潤・転移抑制に効果的であることが示された(T. Takino et al., Cancer Research, 2007)。<br />Membrane-type 1 matrix metalloproteinase (MT1-MMP) has been implicated in tumor invasion and metastasis. We previously reported that extracellular matrix degradation by MT1-MMP regulates cell migration via modulating sustained integrin-mediated signals. In this study, MT1-MMP-expressing cells were plated onto fibronectin-coated plates and monitored for cell-matrix adhesion formation and fibronectin degradation. The fibronectin was degraded and removed in line with the cell migration track. The migrating cells showed a polarized morphology and were in contact with the edge of fibronectin through the leading edge in which cell-matrix adhesions are concentrated. Expression of MT1-MMP targeted to cell-matrix adhesions by fusing with the focal adhesion targeting (FAT) domain of focal adhesion kinase (FAK) promoted the initial fibronectin lysis at the cell periphery immediately after adhesion. These results suggest that fibronectin is degraded by MT1-MMP located at cell-matrix adhesions which are concentrated at the leading edge of the migrating cells. lb inhibit MT1-MMP at cell-matrix adhesion, the dominant negative form of MT1-MMP (MT1-Pex) was targeted to the cell-matrix adhesion by fusing with the FAT domain (MT1-Pex-FAT). MT1-Pex-FAT accumulated at cell-matrix adhesions and inhibited fibronectin degradation as well as FAK phosphorylation more effectively than parental MT1-Pex. MT1-Pex-FAT was also shown to suppress the invasion of tumor cells into 3-dimensional collagen gel more strongly than MT1-Pex. These results suggest that MT1-MMP-mediated extracellular matrix lysis at cell-matrix adhesions induces the establishment of cell polarity, which facilitates cell-matrix adhesion turnover and subsequent cell migration. This model highlights the role of MT1-MMP at the leading edge of migrating cells.<br />研究課題/領域番号:18590287, 研究期間(年度):2006–2007<br />出典：「JNK結合分子による細胞接着斑と運動極性形成制御機構の解析」研究成果報告書 課題番号18590287 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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佐藤, 博 ; Satoh, Hiroshi
概要:
膜型マトリックスメタロプロテアーゼー1(MT1-MMP)はがん、炎症性疾患などに密接に関与している。これら疾患におけるMT1-MMPの機能を明らかにする目的で発現クローニング法を開発し、新規基質の探索を行い以下の分子を同定した。 1.アポリ
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ポプロテインE(ApoE)は脂質代謝の制御以外にも血管平滑筋の細胞増殖や細胞運動を阻害する。MT1-MMPはApoEを切断・不活化することを見出した。リコンビナントApoEはHEK293T細胞の増殖を抑制したが、MT1-MMPによる分解はApoEによる細胞増殖抑制活性を喪失させた。MT1-MMPによるapoEの分解は、apoEによって阻害されていた血管平滑筋の細胞増殖や細胞運動能を回復させ、創傷治癒の重要なステップである組織再構築の促進に貢献することが示唆された。 2.アミロイド前駆体タンパク(APP)はMT-MMPファミリーの内、MT1-MMP以外にも脳で特異的に発現するMT3-MMP,MT5-MMPによりベーターペプチド配列内で切断・シェディングされた。しかし、MT1-MMPはアルファーセクレターゼにもかかわらずベーターアミロイドの産生は低下しなかったことから、ベーターアミロイドペプチドの産生は細胞表面で起こるのではないことが強く示唆された。 3.MT1-MMPはTGFベーターファミリーのGDF15/MIC-1のmature formのAsn252-Met253間を切断し、サイトカイン活性を失活させた。GDF15はがん細胞に作用し、p53活性化(リン酸化)、p21の産生を促進することにより増殖を阻害するがMT1-MMPによる切断により増殖抑制活性を喪失した。よってGDF15とMMP阻害剤の併用ががん細胞の増殖抑制には効果的であった。<br />Membrane-type matrix metalloproteinase-1 (MT1-MMP) is closely associated with tumor, inflammatory diseases and so on. To explore the function of MT1-MMP in these diseases, we developed expression cloning strategy to identify novel substrates for it, and identified following substrates.1. Apolipoprotein E (ApoE) is involved in not only lipoprotein clearance but also cell regulatory functions that prevent vascular disease. We identified ApoE as a substrate for MT1-MMP. Cleavage of ApoE by MT1-MMP may abrogate suppression of growth and migration of smooth muscle cells by ApoE, and contribute to the stimulation of tissue remodeling.2. Amyloid precursor protein (APP) was shown to be cleaved by MT1-MMP and brain-specific MT3-MMP and MT5-MMP within a beta peptide sequence, and the cytoplasmid domain was shed into culture medium. Although these MT-MMPs are alpha secretases, synthesis of beta amyloid peptide was not reduced by them. These results suggest that beta amyloid peptide may not be generated on cell surface.3. MT1-MMP was shown to cleave the mature form of a TGF beta family member GDF15/MIC-1 at Asn252-Met253 peptide bond and inactivate cytokine activity. GDF15 suppressed tumor cell growth by inducing phosphorylation of p53 and synthesis of p21. Thus, cleavage of GDF15 by MT1-MMP abrogated growth suppression of tumor cells. These results suggested that combination therapy of GDF15 and MMP inhibitor may have potent growth inhibitory effect on tumor cells.<br />研究課題/領域番号:17390090, 研究期間(年度):2005–2006<br />出典：「組織破壊に関わるマトリックスメタロプロテアーゼの機能解析」研究成果報告書 課題番号17390090 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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滝野, 隆久 ; Takino, Takahisa
概要:
FAK活性はJSAP1とp130casの共発現により増強され、その結果JSAP1とp130casのリン酸化を亢進した。JSAP1をグリオーマ細胞株U87MG細胞に遺伝子導入するとJNKのリン酸化が誘導され、fibronectin(FN)上で
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の細胞運動が亢進された。しかし、JNK結合部位を欠質したJSAP1変異体発現では細胞運動の亢進は認められなかった。JSAP1を遺伝子導入した細胞の運動先端部にJNKとJSAP1の集積が認められ、細胞運動はJNK阻害剤により抑制された。また、脳腫瘍組織を用いてMAPK足場蛋白(JIP-1,-2,JSAP1)のmRNA発現を検討した結果、JSAP1の発現と悪性度に正の相関が認められた。JSAP1は運動細胞の先端部にJNKを誘導し、FAKを介したJNK活性化経路を亢進することにより細胞運動を調節していると考えられた。 また、HT1080細胞のI型コラーゲンおよびFN上での細胞運動はMMP阻害剤BB94により抑制され、ECM分解の減少、細胞接着斑の過形成と運動極性の喪失が認められた。一方MT1-MMPの過剰発現はECM分解、細胞運動と細胞接着斑のturnoverの亢進を誘導し、dominant-negative体の発現でその抑制が認められた。HT1080細胞のBB94処理は細胞接着により誘導されるERK活性化を抑制する一方で、FAKの自己リン酸化(チロシン397番)を亢進していた。以上の結果からMT1-MMPは細胞接着により誘導されるERK活性化、FAKの自己リン酸化を調節することにより細胞接着斑、細胞運動を制御していることが示唆された。 細胞運動時の極性形成・維持機序は方向性を持った細胞運動およびその延長線上にあるがん浸潤・転移の機構を解明する上で重要である。JNK結合分子は細胞接着斑におけるJNKの局在と活性化部位を誘導することで細胞運動時の極性形成・維持を制御していると予想される。また、MT1-MMPによるECMの分解・再編をともなった微小環境の整備が細胞極性形成・維持に密接に関与していると推測される。ECMにおける極性を有した細胞運動とMT1-MMP活性発現の協調的な制御機構を解明することは、がんの浸潤・転移阻止の標的分子の同定、薬剤開発に貢献できるものと思われる。<br />JNK/SAPK-associated protein 1(JSAP1) mediated an association between focal adhesion kinase (FAK) and JNK, which was induced by either co-expression of Src or attachment of cells to fibronectin (FN). Complex formation of FAK with JSAP1 and p130 Crk-associated substrate (p130^<Cas>) resulted in augmentation of FAK activity and phosphorylation of both JSAP1 and p130^<Cas>, which required p130^<Cas> hyperphosphorylation and was abolished by inhibition of Src. JNK activation by FN was enhanced by JSAP1, which was suppressed by disrupting the FAK/p130^<Cas> pathway by expression of a dominant-negative form of p130^<Cas> or by inhibiting Src. JSAP1 was co-localized with JNK and phosphorylated FAK at the leading edge and stimulated of cell migration, which depended on its JNK binding domain and was suppressed by inhibition of JNK. The level of JSAP1 mRNA correlated with advanced malignancy in brain tumors, unlike other JIPs. We propose that the JSAP1/FAK complex functions cooperatively as a sc affold for the JNK signaling pathway and regulator of cell migration on FN, and we suggest that JSAP1 is also associated with malignancy in brain tumors.MT1-MMP expression promoted FN-induced cell migration, which was accompanied by FN degradation and reduction of stable focal adhesions, which function as anchors for actin-stress fibers, and attenuated integrin clustering. The attenuation of integrin clustering was abrogated by MT1-MMP inhibition. When cultured on fibronectin, HT1080 cells, which endogenously express MT1-MMP, showed so-called motile morphology with well-organized focal adhesion formation, well-oriented actin-stress fiber formation and the lysis of FN through trails of cell migration. Inhibition of endogenous MT1-MMP resulted in the suppression of FN lysis and cell migration and promotion of stable focal adhesion formation concomitant with enhanced phosphorylation of tyrosine 397 of FAK and reduced ERK activation. These results suggest that lysis of the extracellular matrix by MT1-MMP promotes focal adhesion turnover and subsequent ERK activation, which in turn stimulates cell migration.<br />研究課題/領域番号:16590241, 研究期間(年度):2004–2005<br />出典：「JNK結合分子による細胞運動極性制御機構の解析」研究成果報告書 課題番号16590241 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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