The analysis of molecular mechanisms for HBV integration-induced hepatocarcinogenesis by using gene edited human iPS cells.

• Project/Area Number: 20K08303
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: Nitta Sayuri 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 助教 (20527056)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 朝比奈 靖浩 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座教授 (00422692) ; 柿沼 晴 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30372444)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 肝癌 / HBV integration / 肝細胞癌 / B型肝炎 / HBV / integration / iPS細胞

Outline of Research at the Start

B型肝炎による肝癌は、ウイルスDNAのホストゲノムへの挿入 (integration)に起因する発癌機序があり、その場合肝炎・肝線維化が進行していない若年から発生し得ること、他の肝癌と比し予後が悪いことなどが大きな問題である。本研究では、ヒトiPS細胞に遺伝子編集技術を用いてHBVゲノムをホストゲノムの標的遺伝子特異的に挿入することにより、HBV integrationモデルを構築し、integrationによる発癌機構の解明、genotypeによる発癌頻度の差異に関わるメカニズムの解明を目的とする。これらの研究により、HBV肝癌の病態解明のみならず、発癌メカニズム特異的な肝癌治療戦略の確立、および新規治療薬開発に寄与しうる学術的基盤の創出を目指す。

Outline of Final Research Achievements

On hepatitis B virus (HBV) infection, the integration of the viral genome into the human genome maybe involved in the development of liver cancer. In this study, we established the integration model cells by inserting the HBV genome into the TERT promoter region of human iPS cells. By using these integration model cells, and tissue samples of hepatocellular carcinoma in which HBV integration was observed in the TERT region, we found that HBV integration contributed the enhanced expression of TERT and also found the expression of fusion transcripts containing both TERT and HBV sequences. In addition, changes in gene expression related to cell division, cell cycle, cell adhesion, apoptosis, etc. were observed. These results suggested their involvement in hepatocarcinogenesis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

肝癌の主な成因の一つであるB型肝炎ウイルス（HBV）感染ではウイルスゲノムの一部がホストゲノムへ挿入(integration)されることが知られており、発癌に関与していると考えられている。HBV integrationは肝癌の若年発生や予後不良、非肝硬変での発生に関与していることが示唆されている。本研究では、HBVのintegrationによって特徴的に発現する転写産物や発現に変化を認める遺伝子の一部を同定した。これはHBV integrationが関与する肝癌の発生メカニズムを明らかにするための知見となると考えられ、更なる研究の遂行により新たな肝癌治療開発につながることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Mac-2 binding protein glycosylation isomer as a novel predictive biomarker for patient survival after hepatitis C virus eradication by DAAs (2020)
  • Author(s): Nakagawa M, Nawa N, Takeichi E, Shimizu T, Tsuchiya J, Sato A, Miyoshi M, Kawai-Kitahata F, Murakawa M, Nitta S, Itsui Y, Azuma S, Kakinuma S, Fujiwara T, Watanabe M, Tanaka Y, Asahina Y; Ochanomizu Liver Conference Study Group.
  • Journal Title: Journal of Gastroenterology Volume: 55 Issue: 10 Pages: 990-999
  • DOI: 10.1007/s00535-020-01715-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Time course alterations of virus sequences and immunoglobulin titers in a chronic hepatitis E patient (2020)
  • Author(s): Nitta Sayuri、Takahashi Kazuaki、Kawai‐Kitahata Fukiko、Tsuchiya Jun、Sato Ayako、Miyoshi Masato、Murakawa Miyako、Itsui Yasuhiro、Nakagawa Mina、Azuma Seishin、Kakinuma Sei、Watanabe Mamoru、Asahina Yasuhiro
  • Journal Title: Hepatology Research Volume: 50 Issue: 4 Pages: 524-531
  • DOI: 10.1111/hepr.13480
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒトiPS細胞を用いたHBV integrationモデルの樹立と悪性形質獲得に関わる分子機構の解析 (2022)
  • Author(s): 新田 沙由梨、柿沼 晴、稲田賢人、持田 知洋、渡壁 慶也、志水 太郎、土屋 淳、三好 正人、金子俊、北畑 富貴子、村川 美也子、井津井 康浩、中川 美奈、朝比奈 靖浩
  • Organizer: 第44回日本肝臓学会東部会
• [Presentation] TERT領域へのHBVゲノム挿入が癌形質獲得に与える影響 (2022)
  • Author(s): 新田 沙由梨, 柿沼 晴, 持田 知洋, 渡壁 慶也 ,志水 太郎, 土屋 淳, 三好 正人,北畑 富貴子, 村川 美也子, 井津井 康浩, 中川 美奈, 東 正新, 朝比奈 靖浩
  • Organizer: 第58回日本肝臓学会総会
• [Presentation] B型肝炎ウイルスのMLL4領域へのintegrationによる発癌メカニズムの解析 (2022)
  • Author(s): 土屋 淳、柿沼 晴、朝比奈 靖浩
  • Organizer: 第26回日本肝臓学会大会
• [Presentation] ヒトiPS由来細胞を利用したB型肝炎ウイルスゲノム挿入による発癌プロセスの解析 (2022)
  • Author(s): 土屋淳、柿沼晴、朝比奈靖浩
  • Organizer: 第108回日本消化器病学会総会
• [Presentation] 網羅的遺伝子発現解析によるヒトiPS細胞由来肝細胞オルガノイドの形質解析 (2022)
  • Author(s): 志水太郎、柿沼晴、朝比奈靖浩
  • Organizer: 第108回日本消化器病学会総会
• [Presentation] HBV genome integration肝細胞癌における遺伝子発現の特徴と発癌機序の検討 (2021)
  • Author(s): 新田沙由梨、柿沼晴、朝比奈靖浩
  • Organizer: 第57回肝臓学会総会
• [Presentation] ヒトiPS細胞を用いた疾患モデルの開発と先天性肝線維症の病態解明 (2020)
  • Author(s): 柿沼 晴、角田知之、三好正人、紙谷聡英、土屋 淳、志水太郎、新田沙由梨、東 正新、中川美奈、朝比奈靖浩、渡辺 守
  • Organizer: 第57回日本消化器免疫学会総会
• [Presentation] Comprehensive analysis of cancer-related genes and aav/hepatitis b virus integration into genome on development of hepatocellular carcinoma in patients with prior hepatitis b virus infection (2020)
  • Author(s): Fukiko Kawai-Kitahata, Yasuhiro Asahina , Sei Kakinuma, Miyako Murakawa, Sayuri Nitta, Masato Miyoshi, Ayako Sato, Jun Tsuchiya, Taro Shimizu, Eiko Takeichi, Mina Nakagawa, Yasuhiro Itsui, Seishin Azuma, Shinji Tanaka , Minoru Tanabe, Shinya Maekawa, Nobuyuki Enomoto and Mamoru Watanabe
  • Organizer: EASL The Digital International Liver Congress 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Vasoactive intestinal peptideの肝内胆管形成および胆汁うっ滞性肝障害への寄与 (2020)
  • Author(s): 佐藤綾子、柿沼 晴、志水太郎、土屋 淳、三好正人、北畑富貴子、村川美也子、新田沙由梨、井津井康浩、中川美奈、東 正新、朝比奈靖浩
  • Organizer: 第24回 日本肝臓学会大会
• [Presentation] 核酸アナログによるHBV制御後の発癌予測因子の検討 (2020)
  • Author(s): 村川美也子、朝比奈靖浩、中川美奈、北畑富貴子、志水太郎、土屋 淳、佐藤綾子、新田沙由梨、井津井康浩、東 正新、柿沼 晴
  • Organizer: 第56回日本肝癌研究会
• [Presentation] 肝間葉系細胞によるvasoactive intestinal peptideを介した胆管形成調節機構 (2020)
  • Author(s): 柿沼晴、佐藤綾子、三好正人、紙谷聡英、土屋 淳、志水太郎、北畑富貴子、村川美也子、新田沙由梨、井津井康浩、中川美奈、東 正新、朝比奈靖浩、渡辺 守
  • Organizer: 第27回 肝細胞研究会