丸山 剛 (マルヤマ タケシ)

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所属

附属機関・学校 高等研究所

職名

准教授(任期付)

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   先進理工学部

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2021年
    -
    継続中

    早稲田大学・高等研究所 准教授

  • 2018年
    -
    2021年

    早稲田大学・高等研究所 講師

  • 2016年
    -
    2020年

    戦略的創造研究推進事業 さきがけ 研究員(兼任)

  • 2015年
    -
    2018年

    北海道大学 遺伝子病制御研究所 分子腫瘍分野 助教

  • 2017年
     
     

    早稲田大学先進理工学部生命医科学科 非常勤講師

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 腫瘍生物学

論文 【 表示 / 非表示

  • The CD44/COL17A1 pathway promotes the formation of multilayered, transformed epithelia.

    Kei Kozawa, Miho Sekai, Kenji Ohba, Shoko Ito, Hiroaki Sako, Takeshi Maruyama, Mai Kakeno, Takanobu Shirai, Keisuke Kuromiya, Tomoko Kamasaki, Koki Kohashi, Shinya Tanaka, Susumu Ishikawa, Nanami Sato, Shota Asano, Hironori Suzuki, Nobuyuki Tanimura, Yohei Mukai, Noriko Gotoh, Mishie Tanino, Shinya Tanaka, Ken Natsuga, Tomoyoshi Soga, Tomonori Nakamura, Yukihiro Yabuta, Mitinori Saitou, Takahiro Ito, Kenkyo Matsuura, Makoto Tsunoda, Toyone Kikumori, Tadashi Iida, Yasuyuki Mizutani, Yuki Miyai, Kozo Kaibuchi, Atsushi Enomoto, Yasuyuki Fujita

    Current biology : CB    2021年05月  [国際誌]

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    At the early stage of cancer development, oncogenic mutations often cause multilayered epithelial structures. However, the underlying molecular mechanism still remains enigmatic. By performing a series of screenings targeting plasma membrane proteins, we have found that collagen XVII (COL17A1) and CD44 accumulate in RasV12-, Src-, or ErbB2-transformed epithelial cells. In addition, the expression of COL17A1 and CD44 is also regulated by cell density and upon apical cell extrusion. We further demonstrate that the expression of COL17A1 and CD44 is profoundly upregulated at the upper layers of multilayered, transformed epithelia in vitro and in vivo. The accumulated COL17A1 and CD44 suppress mitochondrial membrane potential and reactive oxygen species (ROS) production. The diminished intracellular ROS level then promotes resistance against ferroptosis-mediated cell death upon cell extrusion, thereby positively regulating the formation of multilayered structures. To further understand the functional role of COL17A1, we performed comprehensive metabolome analysis and compared intracellular metabolites between RasV12 and COL17A1-knockout RasV12 cells. The data imply that COL17A1 regulates the metabolic pathway from the GABA shunt to mitochondrial complex I through succinate, thereby suppressing the ROS production. Moreover, we demonstrate that CD44 regulates membrane accumulation of COL17A1 in multilayered structures. These results suggest that CD44 and COL17A1 are crucial regulators for the clonal expansion of transformed cells within multilayered epithelia, thus being potential targets for early diagnosis and preventive treatment for precancerous lesions.

    DOI PubMed

  • ZAK Inhibitor PLX4720 Promotes Extrusion of Transformed Cells via Cell Competition.

    Takeshi Maruyama, Ayana Sasaki, Sayuri Iijima, Shiyu Ayukawa, Nobuhito Goda, Keisuke Tazuru, Norikazu Hashimoto, Takashi Hayashi, Kei Kozawa, Nanami Sato, Susumu Ishikawa, Tomoko Morita, Yasuyuki Fujita

    iScience   23 ( 7 ) 101327 - 101327  2020年07月  [査読有り]  [国際誌]

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    Previous studies have revealed that, at the initial step of carcinogenesis, transformed cells are often eliminated from epithelia via cell competition with the surrounding normal cells. In this study, we performed cell competition-based high-throughput screening for chemical compounds using cultured epithelial cells and confocal microscopy. PLX4720 was identified as a hit compound that promoted apical extrusion of RasV12-transformed cells surrounded by normal epithelial cells. Knockdown/knockout of ZAK, a target of PLX4720, substantially enhanced the apical elimination of RasV12 cells in vitro and in vivo. ZAK negatively modulated the accumulation or activation of multiple cell competition regulators. Moreover, PLX4720 treatment promoted apical elimination of RasV12-transformed cells in vivo and suppressed the formation of potentially precancerous tumors. This is the first report demonstrating that a cell competition-promoting chemical drug facilitates apical elimination of transformed cells in vivo, providing a new dimension in cancer preventive medicine.

    DOI PubMed

  • The COX-2/PGE2 pathway suppresses apical elimination of RasV12-transformed cells from epithelia.

    Nanami Sato, Yuta Yako, Takeshi Maruyama, Susumu Ishikawa, Keisuke Kuromiya, Suzumi M Tokuoka, Yoshihiro Kita, Yasuyuki Fujita

    Communications biology   3 ( 1 ) 132 - 132  2020年03月  [査読有り]  [国際誌]

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    At the initial stage of carcinogenesis, when RasV12-transformed cells are surrounded by normal epithelial cells, RasV12 cells are apically extruded from epithelia through cell competition with the surrounding normal cells. In this study, we demonstrate that expression of cyclooxygenase (COX)-2 is upregulated in normal cells surrounding RasV12-transformed cells. Addition of COX inhibitor or COX-2-knockout promotes apical extrusion of RasV12 cells. Furthermore, production of Prostaglandin (PG) E2, a downstream prostanoid of COX-2, is elevated in normal cells surrounding RasV12 cells, and addition of PGE2 suppresses apical extrusion of RasV12 cells. In a cell competition mouse model, expression of COX-2 is elevated in pancreatic epithelia harbouring RasV12-exressing cells, and the COX inhibitor ibuprofen promotes apical extrusion of RasV12 cells. Moreover, caerulein-induced chronic inflammation substantially suppresses apical elimination of RasV12 cells. These results indicate that intrinsically or extrinsically mediated inflammation can promote tumour initiation by diminishing cell competition between normal and transformed cells.

    DOI PubMed

  • Graphene/Au Hybrid Antenna Coil Exfoliated with Multi-Stacked Graphene Flakes for Ultra-Thin Biomedical Devices

    Yuma Tetsu, Yusuke Kido, Meiting Hao, Shinji Takeoka, Takeshi Maruyama, Toshinori Fujie

    ADVANCED ELECTRONIC MATERIALS   6 ( 2 )  2020年02月  [査読有り]

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    Flexible electronics with organic substrates have been developed for bio-conformable devices and soft robotics. Although biodegradable polymers are preferred substrates for biomedical applications, they have poor heat durability, which precludes printing of conductive lines that require annealing at high temperatures (>250 degrees C). The fabrication of an ultra-flexible, inkjet-printed antenna coil with a resistivity of 4.30 x 10(-5) omega-cm is reported. It involves annealing of a graphene/Au antenna coil printed on a glass substrate and transferring onto a 182-nm-thick poly(D, L-lactic acid) nanosheet by exfoliation of multi-stacked graphene flakes. Then, a light-emitting device, powered wirelessly, even in the rounded, twisted, or attached states, is fabricated by mounting a blue LED chip on the nanosheet antenna coil. The self-deploying device is also stored in a water-soluble capsule, injected into a silicone bag, released from the dissolved capsule, and operated wirelessly. This work facilitates the hybridization of conductive lines and biodegradable polymers on ultra-flexible biomaterials for the biomedical application of flexible electronics.

    DOI

  • Accumulation of the myosin-II-spectrin complex plays a positive role in apical extrusion of Src-transformed epithelial cells.

    Mikio Takagi, Masaya Ikegawa, Takashi Shimada, Susumu Ishikawa, Mihoko Kajita, Takeshi Maruyama, Tomoko Kamasaki, Yasuyuki Fujita

    Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms   23 ( 11 ) 974 - 981  2018年11月  [査読有り]  [国際誌]

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    At the initial stage of carcinogenesis, transformation occurs in single cells within the epithelium. Recent studies have revealed that the newly emerging transformed cells are often apically eliminated from epithelial tissues. However, the underlying molecular mechanisms of this cancer preventive phenomenon still remain elusive. In this study, we first demonstrate that myosin-II accumulates in Src-transformed cells when they are surrounded by normal epithelial cells. Knock-down of the heavy chains of myosin-II substantially diminishes apical extrusion of Src cells, suggesting that accumulated myosin-II positively regulates the apical elimination of transformed cells. Furthermore, we have identified β-spectrin as a myosin-II-binding protein under the coculture of normal and Src-transformed epithelial cells. β-spectrin is also accumulated in Src cells that are surrounded by normal cells, and the β-spectrin accumulation is regulated by myosin-II. Moreover, knock-down of β-spectrin significantly suppresses apical extrusion of Src cells. Collectively, these results indicate that accumulation of the myosin-II-spectrin complex plays a positive role in apical extrusion of Src-transformed epithelial cells. Further elucidation of the molecular mechanisms of apical extrusion would lead to the establishment of a novel type of cancer preventive medicine.

    DOI PubMed

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Misc 【 表示 / 非表示

  • 上皮細胞層における哺乳類細胞競合現象の観察方法

    丸山 剛, 藤田 恭之

    実験医学   36 ( 4 ) 575 - 583  2018年

    担当区分:筆頭著者

  • 正常上皮細胞によるがん細胞の排除

    丸山 剛, 藤田 恭之

    生体の科学   67 ( 2 ) 95 - 100  2016年

  • CRISPR/Cas9でHDR効率を高める方法

    丸山 剛

    実験医学   34 ( 1 ) 93 - 101  2016年

  • 小胞体(ER)ストレス誘導性アポトーシスの分子メカニズム

    丸山 剛, 西頭 英起, 一條 秀憲

    血管医学   9 ( 4 ) 331 - 336  2008年

受賞 【 表示 / 非表示

  • MSD(メルク・アンド・カンパニー)生命科学財団

    2021年  

  • 三菱財団

    2020年  

  • テルモ生命科学振興財団

    2019年  

  • SGHがん研究助成

    2019年  

  • 研究助成・奨励金

    2018年10月   内藤記念科学振興財団  

    受賞者: 丸山 剛

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 基盤B 異常細胞のMHC-Iシグナルにより惹起される上皮細胞の免疫細胞様機能

    研究期間:

    2021年
    -
    2023年
     

  • AMED prime 時空間的異常センシングによるがん変異細胞除去修復

    研究期間:

    2019年
    -
    2023年
     

  • 基盤B がん変異細胞の抗原提示と正常上皮細胞による認識排除機構

    研究期間:

    2018年
    -
    2021年
     

    丸山 剛

    担当区分: 研究代表者

  • 萌芽 生体内に注射針にて注入・展開・動作可能なナノ薄膜状アンテナの開発

    研究期間:

    2017年
    -
    2020年
     

  • さきがけ 光操作型ー生体内不均一変異細胞誘導と変異細胞の挙動解明

    研究期間:

    2016年
    -
    2020年
     

    丸山 剛

    担当区分: 研究代表者

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 正常細胞による硬さおよび抗原提示認識によるがん変異細胞排除機構

    2020年  

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    上皮組織細胞層にがん変異細胞が生じたとき、それを取り囲む周辺上皮細胞はこの変異細胞を駆逐する。しかしながら、どのような細胞間コミュニケーション機構が上皮細胞の抗腫瘍能を惹起しているかについては多くが不明である。変異細胞に隣接する上皮細胞はAltR(Suboptimalalteration recognizing protein)の発現を亢進させ、このAltRによってMHC-Iを認識することを見出した。さらに正常細胞内での詳細なシグナルも解析し、変異細胞を排除することを解明した。さらに、マウス肺における化学発がんモデルでは肺における上皮細胞由来のadenomaの発生を抑制する。これらのことから、これまで未解明であった上皮細胞の腫瘍能を促進する機構を解明した。

  • 異常細胞の抗原提示と正常上皮細胞による認識排除機構

    2019年  

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    我々は機能未知である受容体膜タンパク質(Suboptimal alteration recognizing protein:AltRと命名)に注目した。AltRはそのドメイン構成から免疫系に関わると予測されてきたが、同受容体を活性化するリガンドは不明であり、上皮細胞にはほとんど発現しない。しかし興味深いことに、AltRはがん変異細胞の硬さ依存的に上皮細胞でも誘導されることを見出した。硬さにより誘導されたAltRはRasV12の発現依存的に形質膜に移行促進された抗原提示関連膜タンパク質を認識する。このように、異常細胞を認識することで、正常細胞の排除能を惹起する。このことは、非免疫系である上皮細胞は抗原提示変化を認識できるという、免疫細胞に類似した機能が備わっていることを世界で初めて示した例である。

  • 異常細胞の抗原提示と正常上皮細胞による認識排除機構

    2018年  

     概要を見る

    イヌの細胞であるMDCK細胞には4種の抗原提示関連膜タンパク質Epithelial antigen associated protein (ECA)が存在する。この内、ECA1が変異―正常細胞間シグナルに必須であることがわかった。さらに、受容体タンパク質としてECA1受容体(ECAR)を同定している。重要なことに、ECA1もしくはECARの細胞外ドメインのリコンビナントタンパク質は、変異細胞の排除を促進および抑制した。このことから、変異細胞側のECA1が上流に位置し、正常細胞側のECARにシグナルを受け渡していることが示唆された。変異細胞側のリガンドタンパク質の同定および正常細胞側の受容体の同定、この大きな2つの点について計画通りの進行状況である。

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示