Sequential oncogenic mutations influence cell competition

バルジのscrib-Ras double mutantに関する論文が、昨日ついにオンラインで公開された。以下のリンクから入ると、９月１４日まではフリーでアクセスできるらしい。

Sequential oncogenic mutations influence cell competition. Current Biology 10.1016/j.cub.2021.06.064

At the initial stage of carcinogenesis, newly emerging transformed cells are often eliminated from epithelial layers via cell competition with the surrounding normal cells. For instance, when surrounded by normal cells, oncoprotein RasV12-transformed cells are extruded into the apical lumen of epithelia. During cancer development, multiple oncogenic mutations accumulate within epithelial tissues. However, it remains elusive whether and how cell competition is also involved in this process. In this study, using a mammalian cell culture model system, we have investigated what happens upon the consecutive mutations of Ras and tumor suppressor protein Scribble. When Ras mutation occurs under the Scribble-knockdown background, apical extrusion of Scribble/Ras double-mutant cells is strongly diminished. In addition, at the boundary with Scribble/Ras cells, Scribble-knockdown cells frequently undergo apoptosis and are actively engulfed by the neighboring Scribble/Ras cells. The comparable apoptosis and engulfment phenotypes are also observed in Drosophila epithelial tissues between Scribble/Ras double-mutant and Scribble single-mutant cells. Furthermore, mitochondrial membrane potential is enhanced in Scribble/Ras cells, causing the increased mitochondrial reactive oxygen species (ROS). Suppression of mitochondrial membrane potential or ROS production diminishes apoptosis and engulfment of the surrounding Scribble-knockdown cells, indicating that mitochondrial metabolism plays a key role in the competitive interaction between double- and single-mutant cells. Moreover, mTOR (mechanistic target of rapamycin kinase) acts downstream of these processes. These results imply that sequential oncogenic mutations can profoundly influence cell competition, a transition from loser to winner. Further studies would open new avenues for cell competition-based cancer treatment, thereby blocking clonal expansion of more malignant populations within tumors.

この論文の元になるデータをYさんから見せてもらって共同研究の話を始めたのは、たぶん４年ほど前になるのかな。当時自分はまだ遺伝研にいたのだけど、北大で開催された細胞競合の国際シンポジウムに出席した時に、クラーク会館の食堂でYさんと昼御飯を食べながらこれについてディスカスしたのを覚えている。あの時は、まさかその後Yさんと一緒に北大から京大へ移動しながらこのプロジェクトを完成させることになるとは思いもよらなかった。この４年間で３人の学生がバトンタッチで完成させた仕事なのだけど、やはりこれは博士課程の仕事としてメインで関わったバルジの論文だ。そして、実は自分とYさん２人で初のココレスポの論文ということにもなる。

話の内容はアブストにある通りだけど、簡単に言うと、scrib mutantの細胞群の中に、さらにRas mutationが追加されたscrib-Ras double mutantの細胞が出現すると、そのdouble mutant cellが周りのscrib mutant cellsを殺したり食ったりしながらoutcompeteしていくという話。哺乳類培養細胞とショウジョウバエのimaginal discの両方で同じ現象を確認することができた。scrib mutantとRas mutant、各々どちらもnormal cellに囲まれた状態ではloserとして上皮層から排除されるのだが、はじめにscrib mutant backgroundがある状態でRasが入ると、scrib-Ras double mutantがsuper-competitorとなって周りの細胞をoutcompeteしながら侵食していく。一方、mutationの順番が逆の状況、つまりscrib-Ras double mutantがRas mutant cellに囲まれた状況では、このようなapoptosisやengulfmentといったcell competition phenotypesは見られない。つまり、がんの初期段階において、変異の蓄積によって生まれた悪性細胞と周囲の前がん細胞とのcell competitionによって、がん組織の細胞集団の性格が変わっていく、そしてそこでは蓄積する変異の順番が重要なのだろうというお話。