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【学生研究紹介】 『ファイトケミカルによる癌転移抑制作用メカニズムの解析研究』 理工学研究科 名嘉英仁さん

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学生研究紹介~私たちのプライド~

Pride 2.  『ファイトケミカルによる癌転移抑制作用メカニズムの解析研究』
理工学研究科 生体医工学専攻 分子細胞バイオメディカル研究室(加藤和則教授)
博士前期課程2年 名嘉英仁さん

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写真左:名嘉英仁さん、中央:加藤和則教授

私が所属している研究室では癌の予防や診断・治療に関する研究をしています。癌は日本人の死因のトップを占める病気ですが、癌の治療を困難にしている原因が転移です。私は研究室配属当初から癌細胞の運動に興味を持ち、癌の転移に関係する分子について研究を始めました。今はそこからさらに進展して、癌細胞の動きをコントロールしているマクロファージに着目をして、マクロファージの働きを止めて癌の転移を抑えることができないか、ということを研究しています。
私が研究で使っているファイトケミカルというものは植物由来の成分で、ブドウやブロッコリーなどに含まれている成分です。そのようなものが薬に応用されれば副作用も少なくてすむのではないかと思います。メカニズムが分かっていない部分が多く、今は一つの細胞で見ていますが、将来は他の細胞でも実験していくと可能性は広がります。メカニズムが分かればそこからの応用ができるので、最終的には新薬の開発やガンの特徴でもある転移を抑えることができるようになります。そのことで治療の確立を上げることができるのではないかと考えています。

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―実験で身につけた「自ら考える力」

この研究室に決めた理由のひとつに授業があります。もう4年も前の話になりますが、分子生物学の授業(加藤先生)で遺伝子工学を学びました。その時1時間だけ聞いた話でしたが、これからは遺伝子の研究が大事だ、もっと知りたい、と思ったのです。
また、私は大学進学の際には、医学系を志望していて高校でも生物系の勉強をしていました。生体医工学科に入ってからは、それまでしていなかった工学系の勉強に力を入れると決めたのですが、研究室を決める時にはやはり医学系に行きたいという思いと昔から生物学系を勉強していたこと、癌に興味があったこともありこの研究室を選びました。そして、研究室に入る時には、大学院に行き長く研究を続けると決めていました。

配属当時は、学科自体が2年目(2期生)だったこともあり、研究室も出来てまだ浅く実験も立ち上げ段階でした。 先輩がやっていたことを引き継ぐのではなく、条件検討から全てを自分で考えて進めていくという大変さがありましたが、自ら考える力がつきました。院生ともなるとまず自分で考えて、指導教授にこちらからこうしたい、と伝えることが多くなります。当時の苦労が今の力になっていると思います。

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                                  学会発表前の様子

―わからないことがわかるようになる、それが研究の魅力

4年生から継続して3年間、今の研究を続けています。
研究はいくつかのテーマの中からの選択制でしたが、研究室を訪問した時に顕微鏡で細胞を見せてもらい顕微鏡の中で細胞分子が赤く光っているのを見た時、なぜだかとても感動して「絶対にこれをやりたい!」と思ったのを覚えています。当時は、細胞が光ることにただただ感動したのですが、分子の酸素濃度が低くなると細胞が赤く光るという試薬を使い、癌の転移に関係している分子が入っている時は分子密度が低く酸素濃度が高いのであまり光らず、入っていない時には分子が密集しているので酸素濃度が低くなり赤く光るという仕組みです。

細胞は生き物なので、温度や湿度の影響やフラスコの中で増えすぎてストレスがかかってしまったりと、その時の状態によって増えなかったり増えすぎてしまったり、実験スケジュールがそれに左右されることが多くなかなか計画的にできないところが大変です。様々なケースを考えて、サンプル細胞や細胞への刺激を変えて実験します。サンプル細胞や細胞を増やすための培地を作るまで1週間かかることもあります。しかし、こうなってほしい、きっとこうなるだろう、という自分の仮定が実際の実験で全く同じように出たときには「よし!」と思います。わからなかったことがわかるようになってくることが研究の面白さのひとつです。
成果がでれば世の中のたくさんの人の役に立つ研究なので、それを思うとてもやりがいがあります。

―アメリカでの学会発表で気づかされたこと

修士1年生の9月、2年生の4月、9月、12月と関係する癌や分子生物の学会で発表する機会をいただきました。学会発表はとても良い経験になりました。4月はAACR(米国癌学会)でのポスター発表でした。国内の学会でも圧倒されるくらいでしたが、アメリカの学会は規模が全く違い学会とは思えないような大きさでした。世界中から癌の研究をしている人が集まっている。様々な国の人が様々な実験を見聞きし、視野が広がりました。専門家ばかりが集まるそこでの質疑応答は、学内の時とは違った見方での質問も多く、新しい実験の切り口も発見することができました。自分の知識不足もそのような場所にいかなければわからなかったと思います。
海外では少しでもわからないことがあると積極的に質問をしてくるので、そこまで?とびっくりすることがありました。しかし、質問するということは大事なことだし、本来はこれが普通なのだと思いました。学内にいるだけではわからない、気づかないことが学会に行ってわかりました。この学会での経験は就職活動にも生きたと思います。

―大学での学びを深化させて、新薬開発の分野で世の中に貢献したい

将来は医薬に関わりたくて、就職活動ではいろいろな企業を見ました。結果、卒業後は新薬の開発に関わる仕事に就きます。データマネジメントという臨床試験の結果を解析の前段階で整理する仕事ですが、そこで間違いが生じると解析も間違った結果が出てしまいますし、新薬として世に出たとしても問題が起きてしまう。責任の重い仕事に魅力を感じています。いかに早くデータが得られるかで薬が世の中に出る速さも変わってきます。出るまでが遅いという日本の新薬開発の問題を解決していきたいと思っています。

 

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研究室合宿集合写真

<実験概要>

 スルフォラファンによる活性化マクロファージと食道癌細胞からのEMT関連サイトカイン産生の抑制

上皮間葉系転換(EMT)は、マクロファージや癌細胞から産生される様々なサイトカインによって誘導され、癌の浸潤転移において重要な現象のひとつである。オンコスタチンM(OSM)は、IL-6ファミリーに属し、様々な癌の浸潤転移に関係していることが報告されている。我々は、ファイトケミカルであるスルフォラファン(ブロッコリー由来のイソチアシアネート)によって、細胞運動に関係している遺伝子であるsnailとslugの発現とOSMによって誘導されたヒト食道癌細胞の運動能が抑制されたことが分かった。本研究では、活性化マクロファージからのEMT関連サイトカイン産生に及ぼすスルフォラファンの影響を検討する。ヒト血液の単核球層にhGM-CSFを添加培養し、マクロファージを誘導後に、TNF-とLPSで活性化刺激を加えた。サイトカイン産生量はサイトカインアレーとELISAによって測定した。その結果、スルフォラファンを添加したマクロファージでは、EMT関連サイトカインIL-1、MCP-1、IL-6、OSMの産生量が抑制された。スルフォラファンは細胞内シグナルERK1/2のリン酸化を抑制することから、EMTサイトカインの産生が低下したものと推測した。以上の結果より、スルフォラファンは癌細胞に直接働いて浸潤転移を抑制するだけではなく、マクロファージにも働きEMT関連サイトカインの産生を抑制することで、癌の転移を抑制できる可能性が示唆された。

 

Sulforaphane inhibits the EMT-related cytokine production in activated macrophages and esophageal cancer cells

An epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) is one of important phenomenon in tumor metastasis that is regulated by various cytokines in macrophages and cancer cells. Among of them, oncostatin-M (OSM), a member of IL-6 family, participates in invasion and migration of various cancers. We found that sulforaphane (isothiocyanate in broccolis) markedly suppressed snail and slugexpression and cancer cell migration of OSM-stimulated esophageal carcinoma. Then, we aimed to examine whether sulforaphane would affect on the production of EMT-related cytokines in macrophages and esophageal carcinoma. Macrophages induced from peripheral monocytes were stimulated with TNFα and LPS. Production of various cytokines were determined by cytokine array and confirmed by ELISA. Treatment with sulforaphane of macrophages significantly inhibited the production of EMT-related cytokines such as IL-1β MCP-1 and OSM. We also found that sulforaphane suppressed the phosphorylation of ERK1/2. These data indicated that sulforaphane could inhibit not only cancer cell migration and invasion but also the production of EMT-related cytokines and provide a rationale for a treatment of cancer metastasis.


 

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