Identification of molecular mechanisms of neutrophil elastase in relapsed/refractory acute myeloid leukemia for developing novel therapies

• Project/Area Number: 19K23912
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0901:Oncology and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kawashima Naomi 名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (80844844)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 急性骨髄性白血病 / CBF-AML / 好中球エラスターゼ / セリンプロテアーゼ / PRTN3 / 急性白血病

Outline of Research at the Start

急性骨髄性白血病(AML)は依然として難治性悪性疾患の一つである。AMLの中では予後良好群とされるcore binding factor-AML(CBF-AML)においても、約40%の症例で再発が認められる現状は克服すべき課題である。
本研究では、再発CBF-AML骨髄から同定された好中球エラスターゼ/セリンプロテアーゼの発現異常が白血病細胞ならびに正常造血にもたらす影響について解析することで、CBF-AMLの発症および治療抵抗性獲得との関わり・機序を解明し、白血病治療において正常および変異型好中球エラスターゼ/セリンプロテアーゼ遺伝子が新規治療標的となる可能性について検証を行う。

Outline of Final Research Achievements

We identified the overexpression of PRTN3 gene encoding one of serin proteases in bone marrow specimens from patients with core-binding factor acute myeloid leukemia (CBF-AML) or NRAS mutated non-CBF-AML. We analyzed the molecular biology and significance of PRTN3 in the proliferation and maintenance of AML cells by knocking down of PRTN3 using lentivirally transduced shRNA. When PRTN3 gene was knocked down, AML cell lines showed cell cycle arrest and were induced to apoptosis. Transcriptome analysis revealed the association between the regulation of Ras protein signal transduction and PRTN3 expression in AML. Furthermore, down regulation of PRTN3 showed improved survival in MLL-AF9 AML mice model. These results show its possibility to be a novel target of therapies for AML.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CBF-AMLはAMLの中でも予後良好群とされるが、現行の治療法では約40%の患者が再発を来す現状は克服すべき課題である。CBF-AMLは染色体異常から生じるキメラ融合分子が白血病発症に関わると報告されているが、その発症、治療抵抗性獲得機序については十分明らかでなく、その解明とともに新規治療法の確立が望まれる。
本研究では、難治性CBF-AML患者検体から新規に同定したセリンプロテアーゼ遺伝子PRTN3の機能解析により、AMLの維持・増殖に関わる既報にない機序が示唆された。この成果から、同分子が新規のAML治療標的として今後治療法開発につながる可能性があり、臨床的観点からも大きな意義がある。

Research Products

• [Journal Article] Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation at the first remission for younger adults with FLT3 ‐internal tandem duplication AML: The JALSG AML209‐FLT3‐SCT study (2020)
  • Author(s): Kawashima N, Ishikawa Y, Atsuta Y, Sawa M, Ozawa Y, Hayashi M, Kohno A, Tomita A, Maeda T, Sakaida E, Usuki K, Hagihara M, Kanamori H, Matsuoka H, Kobayashi M, Asou N, Ohtake S, Matsumura I, Miyazaki Y, Naoe T, Kiyoi H
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 111 Issue: 7 Pages: 2472-2481
  • DOI: 10.1111/cas.14448
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Day 0 bone marrow pathology of allogeneic hematopoietic stem cell transplantation is a novel prognostic factor in myeloid malignancies (2020)
  • Author(s): Sato Takahiko、Kawashima Naomi、Ito Masafumi、Atsuta Yoshiko、Kagaya Yusuke、Seto Aika、Morishita Takanobu 、Fukushima Nobuaki、Ozawa Yukiyasu、Miyamura Koichi
  • Journal Title: BLOOD CELL THERAPY / The official journal of APBMT Volume: 3 Issue: 4 Pages: 84-91
  • DOI: 10.31547/bct-2020-007
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prospective evaluation of prognostic impact of KIT mutations on acute myeloid leukemia with RUNX1-RUNX1T1 and CBFB-MYH11 (2020)
  • Author(s): Ishikawa Y、Kawashima N、Atsuta Y、Sugiura I、Sawa M、Dobashi N、Yokoyama H、Doki N、Tomita A、Kiguchi T、Koh S、Kanamori H、Iriyama N、Kohno A、Moriuchi Y、Asada N、Hirano D、Togitani K、Sakura T、Hagihara M、Tomikawa T、Yokoyama Y、Asou N、Ohtake S、Matsumura I、Miyazaki Y、Naoe T、Kiyoi H
  • Journal Title: Blood Advances Volume: 4 Issue: 1 Pages: 66-75
  • DOI: 10.1182/bloodadvances.2019000709
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] FLT3 mutations in acute myeloid leukemia: Therapeutic paradigm beyond inhibitor development (2019)
  • Author(s): Kiyoi Hitoshi、Kawashima Naomi、Ishikawa Yuichi
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 111 Issue: 2 Pages: 312-322
  • DOI: 10.1111/cas.14274
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Upregulation of adhesion molecules associates with PDX-specific clonal expansion and R/R AML (2020)
  • Author(s): 川島直実、石川裕一、金貞姫、木原里香、西山誉大、後藤辰徳、森下喬允、中島麻梨絵、牛島洋子、池野世新、綿本浩一、北村邦朗、小澤幸泰、清井仁
  • Organizer: 第82回日本血液学会学術集会
• [Presentation] FLT3-ITD変異陽性急性骨髄性白血病患者におけるGilteritinib治療感受性と白血病クローン進化の解析 (2020)
  • Author(s): 川島直実, 石川裕一, 金貞姫, 後藤辰徳, 西山誉大, 木原里香, 綿本浩一, 小澤幸泰, 北村邦朗, 清井仁
  • Organizer: 第117回日本内科学会講演会
• [Presentation] FLT3-ITD変異陽性AMLに対する第一寛解期での同種造血幹細胞移植：JALSG AML209-FLT3-SCT試験結果 (2019)
  • Author(s): 川島直実, 石川裕一, 熱田由子, 澤正史, 小澤幸泰, 林正樹, 河野彰夫, 冨田章裕, 前田智也, 堺田惠美子, 臼杵憲祐, 萩原真紀, 金森平和, 松岡広, 小林美希, 麻生範雄, 大竹茂樹, 松村到, 宮﨑泰司, 直江知樹, 清井仁
  • Organizer: 第81回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Prospective Evaluation of Allogeneic HSCT at the First Remission for Younger Adults with FLT3 -ITD Positive Acute Myeloid Leukemia: The JALSG AML209-FLT3-SCT Study (2019)
  • Author(s): Kawashima N, Ishikawa Y, Atsuta Y, Sawa M, Ozawa Y, Hayashi M, Kohno A, Tomita A, Maeda T, Sakaida E, Usuki K, Hagihara M, Kanamori H, Matsuoka H, Kobayashi M, Asou N, Ohtake S, Matsumura I, Miyazaki Y, Naoe T, Kiyoi H
  • Organizer: 60th ASH Annual Meeting and Exposition
  • Int'l Joint Research