機械的圧力による代謝再プログラム化が腫瘍転移を促進する新機構を解明 (Researchers Reveal Novel Mechanism Where Mechanical Pressure-driven Metabolic Reprogramming Promotes Tumor Metastasis)

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2026-05-25 中国科学院(CAS)

中国科学院分子細胞科学卓越センターと復旦大学の研究チームは、がん細胞が物理的圧力に応答して代謝を再編成し、転移能力を高める新たな分子機構を解明した。がん転移はがん死亡の90%以上に関与し、細胞は狭い毛細血管や高密度組織を通過する必要がある。本研究では、1,685種類の代謝酵素を対象としたCRISPRスクリーニングにより、ミトコンドリア酵素DLDが狭隘環境下での細胞移動に重要であることを発見した。物理的圧迫を受けると、hnRNPA0がDLD mRNAを安定化し、DLD発現が上昇することでTCA回路活性が増強され、中間代謝産物マレートが蓄積する。マレートは代謝物としてだけでなく、TUBA1Bに結合して微小管形成を促進し、細胞移動を助けるシグナル分子として機能していた。さらに、この経路を阻害すると転移が大幅に抑制され、大腸がん患者でもDLD高発現が転移再発と相関した。本成果は、代謝と細胞骨格制御を標的とした新規抗転移治療法開発につながる可能性がある。

<関連情報>

圧縮によって誘発される代謝適応は、リンゴ酸依存性微小管強化を介して、腫瘍細胞の限定された移動と遠隔転移を促進する Compression-induced metabolic adaptation drives confined tumor cell migration and distant metastasis via malate-dependent microtubule reinforcement

Min Liu,Bing Liu,Chen Chen,Yi-Ran Wang,Xiaoyan Li,Yajuan Zhang,Xinyang Liu,Dingpei Zhou,Hong Gao,Yijun Qi,Chen Su,Dong Gao,Yun Zhao,Yan-Jun Liu,Quanlin Li & Weiwei Yang
Cell Research  Published:18 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41422-026-01254-4

機械的圧力による代謝再プログラム化が腫瘍転移を促進する新機構を解明 (Researchers Reveal Novel Mechanism Where Mechanical Pressure-driven Metabolic Reprogramming Promotes Tumor Metastasis)

Abstract

Metastasis, responsible for > 90% of cancer-related mortality, represents the most lethal yet least mechanistically understood phase of cancer progression. A critical bottleneck is tumor cell migration through physically confined environments, including dense extracellular matrix, narrow capillaries and endothelial gaps. Although tumor cells reprogram their metabolism to facilitate cancer progression, it remains unclear how specific metabolic adaptations enable them to overcome the unique physical challenges posed by these confined spaces, thereby promoting distant metastasis. We conducted a CRISPR screen targeting 1685 metabolic enzymes and identified dihydrolipoamide dehydrogenase (DLD), a mitochondrial enzyme involved in energy metabolism, as essential for confined migration of tumor cells. Depletion or pharmacological inhibition of DLD suppressed CRC metastasis by impairing tumor cell migration through capillaries and endothelial gaps. Upon mechanical compression, heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A0 (hnRNPA0) binds to the adenylate uridylate-rich element (ARE) in the 3′UTR of DLD, enhancing its mRNA stability and upregulating DLD expression in tumor cells during confined migration. Elevated DLD expression enhances tricarboxylic acid (TCA) cycle metabolism, increasing malate levels. Malate interacts with tubulin alpha-1B chain (TUBA1B) to promote microtubule assembly, facilitating confined migration and metastasis. Knock-in of an ARE-deleted DLD mutant (DLD ΔARE) or disruption of the malate–TUBA1B interaction significantly suppressed tumor metastasis. In CRC patients, DLD expression was upregulated in tumor cells within capillaries of primary tumors and correlated with metastatic recurrence. Our findings reveal that compressive forces drive metastatic dissemination by epigenetically reprogramming mitochondrial metabolism, which in turn fuels cytoskeletal remodeling.

医療・健康
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