RNA編集酵素ADARが司る骨髄腫の進展様式と免疫逃避機構の解明

• Project/Area Number: 22K08455
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 原田 武志 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 准教授 (10618359)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 多発性骨髄腫 / ADAR1 / HDAC1 / ADAR / 二本鎖RNA

Outline of Research at the Start

骨破壊病変を形成しつつ骨髄内で進展する難治性腫瘍の多発性骨髄腫において、骨髄腫の進展で発現亢進する二本鎖RNAに含まれるアデノシンをイノシンへと塩基修飾 (A-to-I RNA編集) するADAR に着目した研究を展開する。腫瘍微小環境も含めた骨髄腫におけるADARの発現亢進の意義を明らかにすると共に、骨髄腫細胞でのエピゲノム制御機構とADARの関係およびADAR高発現による免疫逃避機構の獲得について解明し、エピゲノム治療あるいは免疫療法とADAR阻害による新たな治療の可能性を見出しながら、骨髄腫進展に関わる根幹病態を解き明かす。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、がん細胞の治療抵抗性獲得を含む、がんのゲノム・エピゲノム異常を許容する本態解明を目的としている。多発性骨髄腫 (MM) では、その進展と共に1番染色体長腕 (1q) の増幅が起こり、難治性因子として注目されている。本研究では、1q21に位置する二本鎖RNA編集酵素 ADAR1に着目し、1q増幅とADAR1の関係、ADAR1発現上昇によるMMの病態形成に関する研究を進めている。
公表データベースでの解析で、1qコピー数の増加と共に、ADAR1発現レベルの上昇を確認した。ADAR1は分子量110と150の2つのアイソフォームが存在し、健常人由来末梢血単核細胞と比較して、いずれのアイソフォームもMM患者検体を含むMM細胞で高発現していることを確認できた。ADAR1発現抑制MM細胞では、細胞死が誘導され、二本鎖RNAが蓄積することを確認した。さらに、MM細胞をSCIDマウスの脛骨内移植するMMマウスモデルにおいて、ADAR1発現抑制は腫瘍の生着／増殖を抑制した。以上の結果から、MMにおいてADAR1は治療標的となる可能性が示唆された。
I型インターフェロン (IFN) はADAR1 p150の発現を上昇させることを、MM細胞で確認した。二本鎖RNAの代謝機構では、MDA5-MAVS経路とPKR活性化が重要であることが知られている。MM細胞において、I型IFN刺激は、IFN誘導遺伝子 (ISG) であるMDA5、MAVS、PKRの発現を高めることを確認した。IFN刺激下で、ADAR1を発現抑制すると、MM細胞に協調的に細胞傷害が誘導されることを見出した。また、これまでの研究者のエピゲノムに関する検討において、MM細胞でのHDAC1発現抑制では、ISG群の発現が高まることを同定し、ADAR1発現抑制MM細胞に対するクラスI HDAC阻害薬の作用増強効果を確認できた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究初年度において、1q増幅獲得MM細胞に対する新規治療標的として、ADAR1の有効性を見出しており、次年度以降でのADAR1が統治するMM細胞の生存増殖機構に関する検討へ繋げられる結果を得たため、研究全体として順調に進行していると判断した。また、ADAR1が関連するいくつかの関連制御機構も治療標的に関わることを確認できており、新規治療法の創出のための研究としても発展性を見出しており、この点も進捗の順調さに加味した。

Strategy for Future Research Activity

ADAR1発現抑制によるMM細胞死は、MDA5-MAVS経路やPKRの活性化を介するアポトーシスの誘導と推測され、これらの経路の変化について解析を進める。既報を参考に、DNMT1発現抑制とDNMT1阻害薬5-aza-deoxycytidine (5-aza-CdR) ではMM細胞で二本鎖RNAの発現を高めることを予備検討で確認しており、DNMT1とADAR1を標的とする治療戦略についての検討も併せて進める。
ADAR1のMM細胞の難治性因子としての役割を解析するために、ADAR1発現抑制によるRNA-seqを予定している。MDA5-MAVS経路の解析では、5-aza-CdRでの処理による二本鎖RNA発現亢進後に、MDA5で保持される二本鎖RNAを、RNA-結合タンパク質免疫沈降法により回収し、RNA-seqで解析する。PKR経路の解析では、ATF4-CHOP経路を中心とするERストレスによるアポトーシスを中心に評価する。
HDAC1によるISG群の発現制御機構を明らかにするために、HDAC1が含まれるクロマチンリモデリング複合体NuRDの、ISG群へのプロモーター／エンハンサー領域への結合をChIP-seqで解析する。これまでのRNA-seqデータと、ChIP-seqによるNuRDが結合する遺伝子群を統合的に解析し、HDAC1阻害／発現抑制による、NuRDが制御する遺伝子およびそれ以外での遺伝子での発現変化の様態を明らかにする。
ADAR1-Dicer複合体は、miRNAの産生を担っている。miRNA-seqを用いてMM細胞でのADAR1が制御するmiRNAを同定する。検討で必要な、DICER1発現抑制については、準備できている。

Research Products

• [Journal Article] Mechanisms of preferential bone formation in myeloma bone lesions by proteasome inhibitors (2023)
  • Author(s): Nakaue Emiko、Teramachi Jumpei、Tenshin Hirofumi、Hiasa Masahiro、Harada Takeshi、Oda Asuka、Inoue Yusuke、Shimizu So、Higa Yoshiki、Sogabe Kimiko、Oura Masahiro、Hara Tomoyo、Sumitani Ryohei、Maruhashi Tomoko、Yamagami Hiroki、Endo Itsuro、Tanaka Eiji、Abe Masahiro
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: - Issue: 1 Pages: 88-98
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03601-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Xanthine Oxidase Inhibitor Febuxostat Suppresses Adipogenesis and Activates Nrf2 (2023)
  • Author(s): Higa Y, Hiasa M, Tenshin H, Nakaue E, Tanaka M, Kim S, Nakagawa M, Shimizu S, Tanimoto K, Teramachi J, Harada T, Oda A, Oura M, Sogabe K, Hara T, Sumitani R, Maruhashi T, Yamagami H, Endo I, Matsumoto T, Tanaka E, Abe M
  • Journal Title: Antioxidants Volume: 12 Issue: 1 Pages: 133-133
  • DOI: 10.3390/antiox12010133
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Myeloma bone disease: pathogenesis and management in the era of new anti-myeloma agents (2023)
  • Author(s): Teramachi Jumpei、Miki Hirokazu、Nakamura Shingen、Hiasa Masahiro、Harada Takeshi、Abe Masahiro
  • Journal Title: Journal of Bone and Mineral Metabolism Volume: - Issue: 3 Pages: 388-403
  • DOI: 10.1007/s00774-023-01403-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] The therapeutic potential targeting ADAR1-dsRNA metabolism in myeloma cells with 1q amplification (2022)
  • Author(s): Harada T, Sumitani R, Oda A, Inoue Y, Oura M, Sogabe K, Maruhashi T, Takahashi M, Fujii S, Nakamura S, Miki H, Kagawa K, Ozaki S, Tenshin H, Hiasa M, Teramachi J, Abe M.
  • Organizer: The 84th Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology
• [Presentation] ADAR1-dsRNA metabolism in myeloma cells with 1q amplification: a novel therapeutic target (2022)
  • Author(s): Harada T, Oda A, Matsushita Y, Sumitani R, Inoue Y, Hara T, Oura M, Sogabe K, Maruhashi T, Takahashi M, Kurahashi K, Fujii S, Nakamura S, Miki H, Hiasa M, Teramachi J, Katagiri T, Abe M.
  • Organizer: 19th International Myeloma Society Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Therapeutic impact of targeting RNA editing enzyme ADAR1 on myeloma cells with 1q amplification (2022)
  • Author(s): Harada T, Sumitani R, Oda A, Inoue Y, Oura M, Sogabe K, Maruhashi T, Takahashi M, Fujii S, Nakamura S, Miki H, Tenshin H, Hiasa M, Teramachi J, Abe M.
  • Organizer: The 47th Annual Meeting of the Japanese Society of Myeloma