腫瘍形成過程のエピゲノム変化に着目したSHH型髄芽腫の汎用的治療薬の開発

• Project/Area Number: 22KJ3240
• Project/Area Number (Other): 22J01695 (2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 46020:Anatomy and histopathology of nervous system-related
• Research Institution: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 白石 椋 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 病態生化学研究部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2025-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: SHH型髄芽腫 / クロマチン構造 / Nuclear factor I

Outline of Research at the Start

SHH型髄芽腫は、悪性の小児脳腫瘍の一種であり、未だ有効な治療薬が開発されておらず、新たな治療薬の開発が望まれている。本研究では、SHH型髄芽腫の発がんメカニズムに関して、エピゲノムに着目して研究を行う。エピゲノムはDNAやヒストンタンパク質の化学修飾のことであり、エピゲノムの変化は遺伝子の発現を制御する。SHH型髄芽腫では、エピゲノムの異常により、遺伝子発現制御が撹乱され、発がんが誘導されると考えられている。そこで、SHH型髄芽腫の発がん過程のエピゲノム変化を解析し、エピゲノムの変化と共に発がんを促進する分子を探索し、それを標的とした治療薬を開発することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

小脳に発生する小児脳腫瘍であるSHH型髄芽腫の発がん過程のエピゲノム変化を解析することで、新規治療標的を同定することを目的として研究を行った。まず、発がん過程のエピゲノム変化を解析するために、SHH型髄芽腫のマウスモデルを用いて、正常細胞、前がん状態細胞、がん細胞の3段階の細胞を採取し、ATAC-seqを行った。その結果、発がん過程でオープンクロマチン領域が変化することがわかった。このうち、発がんに伴ってオープンに変化する領域に着目し、その領域に豊富に存在する転写因子の結合配列を解析したところ、Nuclear factor I (NFI)という転写因子の結合配列が同定された。実際に、CRISPR-Cas9システムを用いてNFIをノックアウトすると、前がん状態が形成されないことがわかった。次に、NFIの結合領域を調べるために、NFIに対するCUT&Tagを行い、ゲノム上の結合領域を同定した。この結果をATAC-seqのデータと統合すると、発がん過程のオープンクロマチン領域の変化に伴ってNFIの結合が変化していることがわかった。
一方で、実際のヒトがん細胞におけるNFIの重要性を明らかにするために、SHH型髄芽腫のPDXに対して、NFIのshRNAを導入し、頭蓋内に移植した。その結果、NFIのノックダウンにより腫瘍の成長が抑制されることがわかった。このことから、マウスモデルを用いて見出されたNFIがヒトがん細胞でも重要な機能を持つことがわかった。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Curie instiute(フランス)
• [Int'l Joint Research] UCSD(米国)
• [Int'l Joint Research] DKFZ(ドイツ)
• [Journal Article] Sonic Hedgehog Signaling in Cerebellar Development and Cancer (2022)
  • Author(s): Wang Wanchen、Shiraishi Ryo、Kawauchi Daisuke
  • Journal Title: Frontiers in Cell and Developmental Biology Volume: 10 Pages: 864035-864035
  • DOI: 10.3389/fcell.2022.864035
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamic chromatin alteration induces oncogenic hijacking by essential transcriptional factors during SHH medulloblastoma tumorigenesis (2022)
  • Author(s): Ryo Shiraishi, Gabriele Cancila, Kohei Kumegawa, Patricia Benites Goncalves da Silva, Owen Chapman, Wang Wanchen, Maki Jami, Mikio Hoshino, Stefan M. Pfister, Lukas Chavez , Reo Maruyama, Olivier Ayrault, Daisuke Kawauchi
  • Organizer: ISPNO2022
  • Int'l Joint Research
• [Book] 疾患原因遺伝子・タンパク質の解析技術と創薬/診断技術への応用 (2022)
  • Author(s): 執筆者：81名、技術情報協会
  • Total Pages: 530
  • Publisher: 技術情報協会
  • ISBN: 9784861048777