Optimization of cancer treatment based on intra-tumor metabolic geometry

本年度は、腫瘍内の代謝微小環境を再現するin vitro解析系の改善と、それを用いたメカニズム解析に着手した。特に、栄養素濃度の不均一性によって生じる特殊な代謝微小環境において観察されるconventionalな治療法への耐性メカニズムの詳細について、分泌タンパク質に着目した解析を行った。また、今後のより詳細な解析において結果に無視できない影響を及ぼす懸念のある「栄養充足細胞からの微量グルコースの漏洩」について、その可能性を検討するための実験を行った。「栄養充足細胞」および「栄養欠乏細胞」の共存する条件（代謝協調状態）において特異的に分泌される何らかのタンパク質が両者の放射線耐性を高めると仮定し、両者の共培養系で得られる馴化培地に存在するタンパク質の解析を行った。細胞特異的な糖代謝制御に用いる「グルコース前駆体」を用いた「栄養充足細胞」（当該の前駆体をグルコースに転換して生存できる細胞）の単独培養や、通常グルコース濃度（5.5 mM）における「栄養充足細胞」および「栄養欠乏細胞」（ただしこの場合はいずれも栄養充足状態になる）の共培養などを比較対象として、馴化培地中のタンパク質（アルブミンを除く）を回収した。これらをアクリルアミドゲル電気泳動で分離して銀染色を行ったところ、代謝協調状態において特異的に認められる幾つかのタンパク質バンドが確認できた。現在、質量分析による当該タンパク質の同定を進めている。また、「栄養充足細胞」および「栄養欠乏細胞」の共培養条件における、前者からのグルコース漏出が後者の生存性維持に寄与し得るか検討するため、後者における解糖系代謝酵素GPIのノックダウンを行った。GPIノックダウン細胞の単独培養は増殖および生存を著しく阻害したが、共培養下では影響がほとんど見られなかったことから、僅かに漏出するグルコースの寄与は殆ど無視できるものと判断できた。

本年度は、腫瘍内の代謝微小環境を再現するin vitro解析系の改善と、それを用いたメカニズム解析に着手した。特に、栄養素濃度の不均一性によって生じる特殊な代謝微小環境において観察されるconventionalな治療法への耐性メカニズムの詳細について、分泌タンパク質に着目した解析を行った。また、今後のより詳細な解析において結果に無視できない影響を及ぼす懸念のある「栄養充足細胞からの微量グルコースの漏洩」について、その可能性を検討するための実験を行った。「栄養充足細胞」および「栄養欠乏細胞」の共存する条件（代謝協調状態）において特異的に分泌される何らかのタンパク質が両者の放射線耐性を高めると仮定し、両者の共培養系で得られる馴化培地に存在するタンパク質の解析を行った。細胞特異的な糖代謝制御に用いる「グルコース前駆体」を用いた「栄養充足細胞」（当該の前駆体をグルコースに転換して生存できる細胞）の単独培養や、通常グルコース濃度（5.5 mM）における「栄養充足細胞」および「栄養欠乏細胞」（ただしこの場合はいずれも栄養充足状態になる）の共培養などを比較対象として、馴化培地中のタンパク質（アルブミンを除く）を回収した。これらをアクリルアミドゲル電気泳動で分離して銀染色を行ったところ、代謝協調状態において特異的に認められる幾つかのタンパク質バンドが確認できた。現在、質量分析による当該タンパク質の同定を進めている。また、「栄養充足細胞」および「栄養欠乏細胞」の共培養条件における、前者からのグルコース漏出が後者の生存性維持に寄与し得るか検討するため、後者における解糖系代謝酵素GPIのノックダウンを行った。GPIノックダウン細胞の単独培養は増殖および生存を著しく阻害したが、共培養下では影響がほとんど見られなかったことから、僅かに漏出するグルコースの寄与は殆ど無視できるものと判断できた。