スプライシング関連遺伝子異常による骨髄異形成症候群の発症機構解明

• Project/Area Number: 17J05245
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Hematology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 越智 陽太郎 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 骨髄異形成症候群 / 急性骨髄性白血病 / コヒーシン / STAG2 / RUNX1 / エピジェネティクス / 染色体3次元構造 / スプライシング / RNAスプライシング

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、骨髄異形成症候群(MDS)の発症機構を遺伝子変異、および変異により誘導されるエピジェネティクス異常の観点から解明し、患者の新規治療開発および予後向上に資することを目的とする。研究計画のうち、スプライシング遺伝子の一つであるZrsr2の条件的ノックアウトマウスを作成し、表現型の解析を行ったほか、同遺伝子欠失がもたらすスプライシング異常をRNAシーケンスで詳細に評価したが、同マウスはわずかな表現型を示すにとどまり、造血器腫瘍を発症しなかった。次に、MDSに高頻度に認められるコヒーシン遺伝子変異の機能解析のため、変異標的の一つであるSTAG2について、ノックアウト(KO)マウスを作成した。Stag2 KOマウスでは、造血細胞の分化異常を生じたが、MDSは発症しなかった。一方、追加でRunx1 KOを行ったStag2/Runx1両遺伝子KOマウスでは、分化障害が増強し、全例がMDSを発症し死亡した。MDS発症の分子機構解明のため、ATACシーケンス、ChIPシーケンス、Hi-C解析などの統合的なエピゲノム解析を行ったところ、Stag2/Runx1 KOにより、エンハンサー・プロモーター間の染色体ループ形成が協調的に障害され、転写一時停止を引き起こしやすい遺伝子群の発現低下に帰結することを示した。
以上より、MDS発症には複数遺伝子変異が重要な役割を果たし得ること、複数遺伝子変異異常により生じる協調的なエピジェネティック制御、特に染色体3次構造の破綻が同疾患発症に重要である可能性を示した。
上記に関連した研究成果について、日本血液学会、日本癌学会などで口頭発表を行ったほか、米国癌学会誌であるCancer Discovery誌に成果を報告した(Ochi et al. Cancer Discov. 2020 Apr 5)。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Combined Cohesin-Runx1 Deficiency Synergistically Perturbs Chromatin Looping and Causes Myelodysplastic Syndromes (2020)
  • Author(s): Ochi Y, Ogawa Seishi., et al.
  • Journal Title: Cancer Discov Volume: - Issue: 6 Pages: 836-853
  • DOI: 10.1158/2159-8290.cd-19-0982
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Single-cell analysis based dissection of clonality in myelofibrosis. (2020)
  • Author(s): Mylonas E, Yoshida K, Frick M, Hoyer K, Christen F, Kaeda J, Obenaus M, Noerenberg D, Hennch C, Chan W, Ochi Y, Shiraishi Y, Shiozawa Y, Zenz T, Oakes CC, Sawitzki B, Schwarz M, Bullinger L, le Coutre P, Rose-Zerilli MJJ, Ogawa S, Damm F.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 11(1) Issue: 1 Pages: 73-73
  • DOI: 10.1038/s41467-019-13892-x
  • NAID: 120006782217
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Frequent mutations that converge on the NFKBIZ pathway in ulcerative colitis (2019)
  • Author(s): Kakiuchi Nobuyuki et al.
  • Journal Title: Nature Volume: 577 Issue: 7789 Pages: 260-265
  • DOI: 10.1038/s41586-019-1856-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular heterogeneity in peripheral T-cell lymphoma, not otherwise specified revealed by comprehensive genetic profiling (2019)
  • Author(s): Watatani Yosaku,Ogawa Seishi., et al.
  • Journal Title: Leukemia Volume: 33 Issue: 12 Pages: 2867-2883
  • DOI: 10.1038/s41375-019-0473-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genomic landscape and clonal evolution of acute myeloid leukemia with t(8;21): (2019)
  • Author(s): Christen F, Hoyer K, Yoshida K, Hou HA, Waldhueter N, Heuser M, Hills RK, Chan W, Hablesreiter R, Blau O, Ochi Y, Klement P, Chou WC, Blau IW, Tang JL, Zemojtel T, Shiraishi Y, Shiozawa Y, Thol F, Ganser A, Lowenberg B, Linch DC, Bullinger L, Valk PJM, Tien HF, Gale RE, Ogawa S, Damm F.
  • Journal Title: Blood. . Volume: 133 Issue: 10 Pages: 1140-1151
  • DOI: 10.1182/blood-2018-05-852822
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Clonally related diffuse large B-cell lymphoma and interdigitating dendritic cell sarcoma sharing MYC translocation (2018)
  • Author(s): Ochi Y, Hiramoto N, Yoshizato T, Ono Y, Takeda J, Shiozawa Y, Yoshida K, Kakiuchi N, Shiraishi Y, Tanaka H, Chiba K, Kazuma Y, Tabata S, Yonetani N, Uehara K, Yamashita D, Imai Y, Nagafuji K, Yamakawa M, Miyano S, Takaori-Kondo A, Ogawa S, Ishikawa T.
  • Journal Title: Haematologica Volume: 103 Issue: 11 Pages: e553-e556
  • DOI: 10.3324/haematol.2018.193490
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular pathogenesis of disease progression in MLL-rearranged AML. (2018)
  • Author(s): Kotani S, Yoda A, Kon A, Kataoka K, Ochi Y, Shiozawa Y, Hirsch C, Takeda J, Ueno H, Yoshizato T, Yoshida K, Nakagawa MM, Nannya Y, Kakiuchi N, Yamauchi T, Aoki K, Shiraishi Y, Miyano S, Maeda T, Maciejewski JP, Takaori-Kondo A, Ogawa S, Makishima H.
  • Journal Title: Leukemia Volume: 33 Issue: 3 Pages: 612-624
  • DOI: 10.1038/s41375-018-0253-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Prognostic relevance of integrated genetic profiling in adult T-cell leukemia/lymphoma (2017)
  • Author(s): Kataoka Keisuke、Iwanaga Masako、Yasunaga Jun-ichirou、et al.
  • Journal Title: Blood Volume: 131 Issue: 2 Pages: 215-225
  • DOI: 10.1182/blood-2017-01-761874
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Combined Stag2/Runx1 loss causes myelodysplastic syndrome through perturbed enhancer interactions (2019)
  • Author(s): 越智陽太郎
  • Organizer: 第78回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Combined Stag2/Runx1 loss causes myelodysplastic syndrome through perturbed enhancer interactions (2019)
  • Author(s): 越智陽太郎
  • Organizer: 第81回日本血液学会学術総会
• [Presentation] Molecular profiling of blastic transformation in chronic myeloid leukemia (2018)
  • Author(s): 越智陽太郎
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Molecular profiling of blastic transformation in chronic myeloid leukemia (2018)
  • Author(s): 越智陽太郎
  • Organizer: 第80回日本血液学会学術総会
• [Presentation] Stag2 regulates hematopoietic differentiation and self-renewal (2018)
  • Author(s): Yotaro Ochi et al.
  • Organizer: 第23回欧州血液学会（EHA2018）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cohesin subunit Stag2 regulates hematopoietic differentiation and self-renewal (2017)
  • Author(s): 越智 陽太郎
  • Organizer: 第76回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Cohesin subunit Stag2 regulates hematopoietic differentiation and self-renewal (2017)
  • Author(s): 越智 陽太郎
  • Organizer: 第79回日本血液学会学術総会
• [Presentation] Stag2 regulates hematopoietic differentiation and self-renewal (2017)
  • Author(s): Yotaro Ochi
  • Organizer: 59th ASH Annual Meeting and Exposition (Abstract Achievement Award受賞)
  • Int'l Joint Research