細胞死の新たなバイオマーカーを発見！ 〜フェロトーシス細胞でのビリベルジン動態を計測〜（分子腫瘍学研究分野：田中耕三教授）
【発表のポイント】
⚫ 鉄依存性の細胞死であるフェロトーシス（注 1）時に細胞内のビリベルジン（注 2）量が減少することを、シアノバクテリア（ラン藻)（注 3）由来の光受容体タンパク質 (シアノバクテリオクロム)（注 4）を用いて発見しました。
⚫ ビリベルジンの減少は、フェロトーシスに特有の現象であることが分かりました。
⚫ シアノバクテリオクロムによるビリベルジン測定は、フェロトーシスの新たなバイオマーカー（注 5）として、がん治療の効果や感受性の判定に役立つことが期待されます。
【概要】
ラン藻由来のタンパク質が、がん治療の効果判定の鍵になる可能性を発見しました。フェロトーシスは 2012 年に報告された鉄依存性の細胞死で、生体内でがん細胞の除去機構として働くことが分かっています。また化学療法や免疫療法によってがんが縮小する際にフェロトーシスが起きることも明らかになっています。
東北大学大学院医学系研究科生物化学分野の西澤弘成非常勤講師、中嶋一真（現平鹿総合病院） 、五十嵐和彦教授らと東北大学加齢医学研究所分子腫瘍学研究分野の田中耕三教授らの研究グループは、東京都立大学の成川礼准教授との共同研究により、シアノバクテリア由来の光受容体タンパク質であるシアノバクテリオクロムを用いて、フェロトーシス時に細胞内のビリベルジン量が大きく減少することを突き止めました。これはフェロトーシス特有の現象であり、ビリベルジンがフェロトーシスのバイオマーカーとして、将来、がん治療の効果や感受性の判定に利用できる可能性を示すものです。
本研究の成果は、2024 年 9 月 28 日に日本生化学会英文誌 The Journal of Biochemistry にオンライン掲載されました。概要は YouTube の医学系研究科生物化学分野チャンネルでもご覧いただけます(https://youtu.be/VmgcKvqcYhc)。
図：フェロトーシス誘導時に細胞内ビリベルジンが減少する
(A) シアノバクテリオクロムで細胞内のビリベルジン量を測定した。フェロトーシス誘導剤の投与によって、ビリベルジンが多い細胞の割合が減少した。論文内では細胞内ビリベルジン量の平均値が下がることも示している。
(B) 概念図
細胞にフェロトーシス誘導刺激を加えると、細胞死 (フェロトーシス) が起きるとともに細胞内ビリベルジンが大きく減少する。
【用語説明】
注1. フェロトーシス
2012 年に Dixon らによって新しく報告された細胞死機構。細胞内自由鉄（Fe2+）を触媒として細胞膜リン脂質の過酸化反応が連鎖し脂質ヒドロキシラジカルが蓄積することで細胞が死に至ると考えられています。自由鉄を除去する鉄キレート剤の投与によって抑制されます。
注2. ビリベルジン
赤血球の主成分であるヘモグロビンの分解で生じる生成物。このビリベルジンがさらにビリルビンに変換され、肝臓に取り込まれ修飾されてから胆管を経て消化管に排泄されます。ビリベルジンには光を吸収する作用や還元作用、抗炎症作用もあることがわかっています。
注3. シアノバクテリア
光合成を行う細菌の一種。水中や湿潤な環境に広く分布し、以前はラン藻とも呼ばれていました。
注4. シアノバクテリオクロム
シアノバクテリアが発現する光受容体タンパク質。この光受容体によって、シアノバクテリアは可視光を検知し、光合成などの細胞内機能を調節することができます。
注5. バイオマーカー
医学、薬学、生理学などの分野において、疾患や生理現象の有無や変化を予測するための指標となる数値や物質のことをいいます。
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東北大学加齢医学研究所 広報情報室
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