| Project/Area Number |
19KK0221
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 54:Internal medicine of the bio-information integration and related fields
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
田部 陽子 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (70306968)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藍 智彦 順天堂大学, 医学部, 教授 (00570128)
鈴木 浩也 順天堂大学, 大学院医学研究科, 博士研究員 (40788551)
早津 徳人 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 研究員 (80543058)
岡崎 康司 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (80280733)
アブドラ ハサーウネ 順天堂大学, 大学院医学研究科, 博士研究員 (20964802)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
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| Keywords | 急性骨髄性白血病 / BCL-2 阻害剤 / DNAメチル化阻害剤 / インターフェロン誘導遺伝子 / シングルセル解析 / 骨髄微小環境 / BCL-2阻害剤 / メチル化アレイ解析 / RNA-seq解析 / BCL-2 / DNAメチル化 / single cell RNA-seq / single cell ATAC-seq / RNA-seq / 難治性白血病 / DNAメチル基転移酵素 / Single-Cell ATAC-Seq / バイオマーカー / 白血病幹細胞 / 高齢者 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、AI-DNN解析技術とsingle cell RNA-seq技術を軸とした複数の先端技術を統合した技術プラットフォームをMD Anderson Cancer Centerに構築し、現在進行中の多施設臨床研究白血病幹細胞の精密なプロファイリングを実施する。研究代表者及び研究者グループはMD Anderson Cancer Center等に直接出向いて研究を遂行し、難治性白血病の治療効果を予測・評価するバイオマーカーを決定する。本プラットフォームを通じて持続可能な国際共同研究基盤を確立し、臨床試験における技術活用、検体バンクの連携、人材交流の促進に資するネットワーク強化に活用する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本国際共同研究では、single cell RNA-seqをはじめとした複数の先端技術を統合し、急性骨髄性白血病（AML）症例を対象とした「抗アポトーシス因子BCL-2とDNAメチル基転移酵素の同時阻害」治療前後の白血病細胞の精密なプロファイリングを実施している。これによって、選択的BCL-2阻害剤であるVenetoclaxとDNAメチル基転移酵素（DNMT）阻害剤Decitabineの併用治療（VEN/DEC治療）効果に関わる分子機序の解明と治療の有効性を左右する因子を特定する。当該年度の研究では、前年度までに患者検体を用いて得られた初発（ND）AML群と再発/難治性（R/R）AML群それぞれの奏効グループと非奏効グループの遺伝子発現プロファイルで得られた結果に基づいてAML細胞株を用いたvalidation studyを進めた。その結果、耐性責任候補遺伝子Aのover expression細胞において、①VEN/DEC暴露後のアポトーシス誘導が有意に低下すること ②VEN/DEC暴露後に脂肪酸代謝が亢進すること、が明らかになった。加えてVEN/DEC暴露後に、通常はエピジェネティックにサイレンシングされているAML細胞の内在性レトロウイルス（ERV）の発現が上昇し、ISGの発現の亢進が生じることをAML細胞株を用いて検証した。さらにAML患者検体を用いたscRNA-seq解析結果より、VEN/DEC治療後の骨髄微小環境内のTリンパ球サブセット比率および遺伝子発現が奏効グループと非奏効グループで異なることが明らかになった。すなわち奏効群では非奏効群よりも、細胞障害性T細胞比率が高く、疲弊T細胞比率が低くなり、細胞障害活性に関連する遺伝子発現が高かった。これらの結果は、AML細胞の代謝と骨髄微小環境の免疫系の活性化がVEN/DEC治療）効果に関わっていることを示す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、前年度までに行われたRNA-seq解析とメチル化アレイ解析の結果に基づいて、治療耐性候補遺伝子を抽出し、AML細胞株を用いた検証実験を進めるとともに、VEN/DECによるERV発現上昇とISG発現の亢進についてそのシグナル伝達経路を含めてAML細胞株を用いて検証した。抽出されたVEN/DEC耐性責任候補遺伝子についてAML細胞株を用いたvalidation study を行い、耐性への関与を確認した。また、AML細胞株において①VEN/DEC暴露後にERV発現が上昇すること、②ERV由来のdouble strand RNAが複数のISGの発現を誘導すること、③ERV double strand RNAによるISG発現誘導がTBK1阻害剤によって抑制されること、を明らかにした。AML細胞によるINF活性化は、骨髄微小環境での免疫応答に深くかかわっているため、AML患者検体を用いたscRNA-seq解析を進め、VEN/DEC治療後の骨髄微小環境において細胞障害性免疫を司るT細胞の遺伝子発現プロファイルについて検討した。その結果、非奏効群ではVEN/DEC治療後に疲弊T細胞比率が上昇し、細胞障害活性に関連する遺伝子発現が奏効群よりも有意に低下することを見出した。
本年度は、研究者の交流が活発に行われ、日本において先行実施してきた研究内容を共有するとともに、細胞外フラックスアナライザーを用いたエネルギー代謝に関わる検証実験を共同で進めるとともに、AML患者検体を用いたCｙTOF解析に着手した。以上より、交流活動とともに、VEN/DEC治療効果に関わる免疫応答、エネルギー代謝に関わる責任遺伝子の関与の実証実験を実施し、研究活動は順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、scRNA-seqおよびｓｃATAC-seqをはじめとした複数の先端技術を統合し、米国MD Anderson Cancer Centerにおいて実施されている臨床試験の治療効果を予測・評価するバイオマーカーの特定を目指した国際共同研究を推進している。
今後の研究では、① AML患者検体を用いたCyTOF解析により、VEN/DECによるERVの活性化とこれに続くインターフェロン応答の誘導を介した腫瘍免疫（T細胞活性化）について検証するとともに、VEN/DEC療法によって生じる骨髄微小環境における免疫系の活性化をscRNA-seqおよびｓｃATAC-seq解析によりさらに詳細に検討する。②AML患者検体を用いたscRNA-seqおよびｓｃATAC-seq解析により白血病幹細胞（LSC）を含むAML細胞の複数のクラスターの特性を明らかにし、初発（ND）AML群と再発/難治性（R/R）AML群それぞれの奏効グループと非奏効グループにおけるこれらのクラスターの出現頻度を検討し、VEN/DEC治療耐性に係るAMLクラスターを同定する。
これらの研究により、AML細胞と骨髄微小環境の免疫応答を包含したVEN/DEC耐性（感受性）メカニズムととともに耐性獲得に係るAML細胞集団および責任遺伝子を明らかにする。
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