ヌクレオチドアナログは、炎症やオートファジーに依存しないβ-カテニンを介して大腸炎関連がんを予防する

A Nucleotide Analog Prevents Colitis-Associated Cancer via Beta-Catenin Independently of Inflammation and Autophagy.

• Yong Hua Sheng
• Rabina Giri
• Julie Davies
• Veronika Schreiber
• Saleh Alabbas
• Ramya Movva
• Yaowu He
• Andy Wu
• John Hooper
• Brett McWhinney
• Iulia Oancea
• Gregor Kijanka
• Sumaira Hasnain
• Andrew J Lucke
• David P Fairlie
• Michael A McGuckin
• Timothy H Florin
• Jakob Begun

抄録

慢性的な腸の炎症は大腸がん、大腸炎関連がん（CAC）のリスクを高める。チオプリンの使用は、炎症性腸疾患（IBD）における異形成およびCACの減少と関連している。Wnt/β-カテニンシグナルの異常は、90%以上の大腸癌に見られる特徴である。チオプリンによる免疫抑制はRac1 GTPaseを介して行われ、これもまたWnt/β-カテニンシグナルに影響を与えます。オートファジーは大腸腫瘍に関与しており、チオプリン系チオグアニン（TG）の局所投与は大腸炎を緩和し、オートファジーを増強することが知られている。本研究では、CAC のマウスモデルにおける TG の効果と潜在的なメカニズムを調査した。

BACKGROUND & AIMS: Chronic bowel inflammation increases the risk of colon cancer, colitis-associated cancer (CAC). Thiopurine use is associated with a reduction in dysplasia and CAC in inflammatory bowel disease (IBD). Abnormal Wnt/β-catenin signalling is characteristic of >90% of colorectal cancers. Immunosuppression by thiopurines is via Rac1 GTPase, which also affects Wnt/β-catenin signalling. Autophagy is implicated in colonic tumors, and topical delivery of the thiopurine thioguanine (TG) is known to alleviate colitis and augment autophagy. This study investigated the effects of TG in a murine model of CAC and potential mechanisms.

方法:

腸管上皮細胞特異的にオートファジー関連7遺伝子（Atg7）を欠失した野生型（WT）マウスと腸管上皮細胞特異的にオートファジー関連7遺伝子（Atg7）を欠失したマウスを対象に、アゾキシメタン（AOM）とデキストラン硫酸ナトリウム（DSS）に曝露することで大腸形成不全を誘導した。TGまたはビヒクルを経皮的に投与し、腫瘍負担およびβ-カテニン活性への影響を評価した。TGの作用機序をインビトロおよびインビボで検討した。

METHODS: Colonic dysplasia was induced by exposure to azoxymethane (AOM) and dextran sodium sulfate (DSS) in wild-type (WT) mice and mice harboring intestinal epithelial cell-specific deletion of autophagy related 7 gene (Atg7). TG or vehicle was administered intrarectally, and the effect on tumor burden and β-catenin activity was assessed. The mechanisms of action of TG were investigated in vitro and in vivo.

結果:

TGは野生型マウスではDSS大腸炎を改善したが、Atg7マウスでは改善せず、局所的に送達されたTGの抗炎症作用はオートファジーに依存していることを示した。しかし、TGは野生型マウスとAtg7マウスの両方でCACを阻害した。これはβ-カテニン活性化・核転座の減少と関連しており、TGの腫瘍形成抑制作用は抗炎症作用とオートファジー作用とは無関係であった。これらの結果は細胞株で確認され、Rac1 GTPaseへの依存性は、構成的に活性なRac1をsiRNAでノックダウンしたり、過剰に発現させたりすることで実証されました。

RESULTS: TG ameliorated DSS colitis in wild-type but not Atg7 mice, demonstrating that anti-inflammatory effects of locally delivered TG are autophagy-dependent. However, TG inhibited CAC in both wild-type and Atg7 mice. This was associated with decreased β-catenin activation/nuclear translocation demonstrating that TG's inhibition of tumorigenesis occurred independently of anti-inflammatory and pro-autophagic actions. These results were confirmed in cell lines, and the dependency on Rac1 GTPase was demonstrated by siRNA knockdown and overexpression of constitutively active Rac1.

結論:

これらの知見は、CACの化学予防的アプローチを改善するために利用できる新しいメカニズムの証拠を提供するものである。

CONCLUSIONS: Our findings provide evidence for a new mechanism that could be exploited to improve CAC chemoprophylactic approaches.

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