研究課題名：癌遺伝子による足場非依存性増殖能獲得のメカニズム

1．研究課題名：

癌遺伝子による足場非依存性増殖能獲得のメカニズム

2．研究期間：

平成16年度～平成20年度

3．研究代表者：

花房　秀三郎（財団法人大阪バイオサイエンス研究所・花房特別研究室・研究員）

4．研究代表者からの報告

（1）研究課題の目的及び意義

　繊維芽細胞や上皮細胞などの付着細胞が、細胞外基質（足場）に接着しなくても生存し増殖できるようになることを、足場非依存性増殖能の獲得と呼ぶ。この能力は、がん細胞が持つ一般的な特質として古くから知られ、正常細胞とがん細胞とを区別する指標としても広く用いられてきた。さらにがんの浸潤、転移にも深く関与しており、その分子機構の解明は極めて重要と考えられる。正常な付着細胞においては、増殖因子その他の因子の刺激と、インテグリンを介した細胞外基質への接着による刺激の両方が揃って初めて増殖シグナルならびに生存シグナルが伝達され、最終的に細胞周期が回って増殖が起こる。それに対して、がん細胞では、このシグナル伝達のいずれかの段階がバイパスされるか変化するために足場非依存的に増殖できるようになっているものと考えられているが、その詳細なメカニズムについては不明な点が数多く残されている。本研究では、Crk,Src,Rasなどの癌遺伝子が、どのようにして足場非依存性増殖を引き起こすのかを明らかにすることによって、この古くから知られる癌細胞の特性の裏に潜む共通の基本的な分子メカニズムの解明を目指す。
　この足場非依存性増殖の分子機構の解明は、がんの発症過程を理解する上で重大な意味を持っているだけでなく、このシグナル伝達メカニズムの実体が解明され、それを制御する方法が開発されれば、新たな癌の予防、治療法にもつながる大きな可能性を秘めている。

（2）研究の進展状況及び成果の概要

　Crkによる足場非依存性増殖誘導の分子メカニズムの解析
　Crk-knockdown細胞を用いた抗体染色や免疫沈降等の実験より、インテグリン刺激後のp130Casのlocalizationの変化ならびにFAKとの複合体形成にCrkが影響を及ぼし、結果的にFAKの活性化に重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに、Crkの過剰発現は接着に依らずにp130Cas-FAKの複合体形成を引き起こし、FAKの恒常的な活性化を起動する事が分かった。
　ヒト正常繊維芽細胞が示すRasによる足場非依存性増殖誘導に対する抵抗性
　ヒトの繊維芽細胞ではH-RasV12によるERKの活性化が齧歯類細胞と比較して有意に抑制されており、そのために、更に下流で起こるアクチン細胞骨格の崩壊を伴う形態変化や転写因子Fra-1の発現誘導などのRas-transformed細胞で観察される典型的な変化がほとんど起こらないことが分かった。Fra-1の強制発現によって、不死化したヒトの細胞でも足場非依存性増殖能ならびに造腫瘍能が顕著に増強されることより、この転写因子の発現抑制が、ヒト細胞が示すRasによる癌化に対する抵抗性の原因の一つであることが明らかになった。
　ヒト正常繊維芽細胞のSrcによる足場非依存性増殖誘導
　活性型のSrc遺伝子を、テロメラーゼとSV40 T抗原で不死化したヒトの繊維芽細胞に導入すると、齧歯類の場合と同様の非常に強い足場非依存性増殖能ならびに造腫瘍能が誘導されることを見出した。さらに、活性型Src発現ヒト繊維芽細胞では活性型Ras発現細胞の場合よりもRaf/MEK/ERK経路が強く活性化されており、Fra-1の発現も増強していることが分かった。

5．審査部会における所見

A－（努力の余地がある）
　「足場非依存性増殖能」は、浸潤・転移能、新生血管誘導能、アポトーシスへの抵抗性等と共にがんを特徴づける性質の一つである。今まで現象論として捉えられていた癌の形態的特徴を、分子生物学的に真正面から取り組み明らかにしつつある意義深い研究である。研究者が発見したc-Crkの過剰発現により、インテグリンを介した接着シグナル（p130Casを介したFAKの活性化）が恒常化され「足場非依存性増殖能」がもたらされるという分子機構の解明は、がん研究の本道に重要な展開をもたらしたものとして評価される。また、動物種の違い（ヒト細胞、マウス細胞等）によって「足場非依存性増殖能」の獲得程度が異なるという現象とRas-Fra1系の関連を示した新しい知見も研究が着実に進んでいることを示している。今後、システム、方法論の工夫が必要であろうが、臨床患者の癌の発生機序解明、治療法開発に繋げる方向を模索し、その成果を国際一流雑誌に積極的に発表される事を期待する。