舌がんの代謝解析による新たな治療戦略の開発

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従来からの2D培養では、細胞は生体とは違った構造や機能を示すことが報告されてきた。一方、3D培養は、経済面や倫理面から動物実験の代替となりうると期待されている。本研究では、足場として超微細シリカファイバーでできたCellbedを使った新たな3D培養系”tissueoid cell culture system”を用いた。4種類の舌癌細胞株を用いて、従来からの2D培養群(以下、2D)、tissueoid cell culture systemを用いた3D培養群(以下、3D)、舌癌細胞をヌードマウスに異種移植したxenograft群（以下、xenograft）の3群を作成し、網羅的な代謝解析を行った。さらに、がん細胞の増殖、腫瘍生長に必要不可欠なミトコンドリア代謝に注目し、ミトコンドリア機能解析を行った。代謝解析の主成分解析では、2Dでは3D, xenograftと異なり、ほとんどのプロットが狭い範囲に集まっていた。クラスタリング解析では、2Dは3D, xenograftと比較しほとんどの代謝物のピーク値が著しく低かった。3Dとxenograftではピーク値が高く類似している代謝物が多かった。ミトコンドリア代謝では、ATP, ADP量は、2Dではすべて有意に低値であったが、3Dとxenograftでは高値であった。細胞外フラックス解析では、進行癌の細胞株(HSC-3, HSC-4)ではOCR(酸素消費速度)は2Dより3Dの方が高値であった。全ての細胞株で3Dでは予備呼吸能が低下していた。以上より、2Dと3Dでは舌がん代謝は大きく異なっていた。一方、3Dの代謝物の多くはxenograftと類似していた。しかし、xenograftはがん細胞周囲にある宿主由来の間質や血流の影響を受けるため、これらに起因する代謝物が他の群との違いとして現れていた。