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胃の分化状態に基づくエピゲノム異常感受性の違いとそのメカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 23K07425
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 53010:Gastroenterology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

竹内 千尋  東京大学, 医学部附属病院, 助教 (60836055)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsエピゲノム不安定性 / クロマチンアクセシビリティ / DNAメチル化 / 幹細胞 / 胃癌
Outline of Research at the Start

ピロリ菌感染による胃の慢性炎症は、ゲノム全体にDNAメチル化異常を誘発し発がんの原因となる。申請者のこれまでの研究から、胃の慢性炎症によるDNAメチル化異常誘発の程度(エピゲノム異常感受性)は、幹細胞において低いことが強く示唆されている。本研究では、1.胃の慢性炎症に対するエピゲノム異常感受性が分化状態により異なることを確認し、2.幹細胞におけるエピゲノム異常誘発を抑制するメカニズムを解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、胃の慢性炎症に対するエピゲノム異常感受性が分化状態により異なることを確認し、幹細胞におけるエピゲノム異常誘発を抑制するメカニズムを解明する。
1年目の2023年度は、ヒトのピロリ菌感染胃粘膜と正常胃粘膜を用いたシングルセル解析を行い、細胞の分化状態に応じてエピゲノム感受性が異なるかどうかを調べた。正常胃粘膜細胞をコントロールとして、ピロリ菌非感染状態では各遺伝子の特定の領域のクロマチン状態について確認した。そして、ピロリ菌感染によりクロマチン異常のが起こる頻度を定量化した。細胞の分化状態に応じてクロマチン異常の頻度に違いが起こるかを確認したところ、仮説の通り、幹細胞において分化細胞に比べてクロマチン異常が発生する頻度が低いことが明らかになった。
次に、ピロリ菌による慢性炎症について、ヒトだけでなくマウスでの変化についても確認すため、マウスのピロリ菌感染胃粘膜と正常胃粘膜を用いたシングルセル解析を行った。マウスにピロリ菌(PMSS1株)を16週感染させ、感染胃粘膜および非感染胃粘膜についてセルバンカーで凍結保存した。感染が成立していることをPCR及び病理学的に確認してから、ヒトと同様にシングルセル解析を行った。現在、シークエンス結果を解析中である。
さらに、エピゲノム感受性が分化状態により異なるメカニズムを解析するために、オルガノイドを用いた分化誘導モデルを検討した。通常の培養条件においては幹細胞richな状態であることを確認し、培地からWntを抜くと腺窩上皮細胞への分化が認められることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究実施計画からはおおむね順調に進展していると考えられる。具体的には、解析に必要な検体の採取は順調に推移しており、シングルセル解析の結果から仮説である幹細胞においてエピゲノム不安定性が低く、分化細胞では高いという結果が得られている。さらに検体数を増やし解析を行うとともに、エピゲノム感受性に関与するメカニズムの同定に取り組みたい。

Strategy for Future Research Activity

2年目の2024年度以降は、以下の通り研究を遂行する予定である。
(1)胃の慢性炎症に対するエピゲノム異常感受性が分化状態により異なることの実証:分化状態にマウスのピロリ菌感染モデルにおいて、ヒトと同様に胃の幹細胞では分化細胞に比べてエピゲノム感受性が低いことを確認する。またこの結果の妥当性を担保するために、ヒト・マウス共に検体数を増やしてシングルセル解析を行う。
(2)エピゲノム異常感受性のメカニズムの解明:オルガノイドの分化誘導モデルを用いて、炎症を誘導するサイトカインで処理する。処理後のオルガノイドに対してシングルセルまたはBulkのRNA-seq/ATAC-seq解析を行い、幹細胞において発現が変化しエピゲノム異常感受性に寄与する遺伝子を同定する。また分化誘導もでるにおいてはエピゲノム異常がより誘発されていることも確認する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Marked intestinal trans-differentiation by autoimmune gastritis along with ectopic pancreatic and pulmonary trans-differentiation2023

    • Author(s)
      Takeuchi Chihiro、Sato Junichi、Yamamichi Nobutake、Kageyama-Yahara Natsuko、Sasaki Akiko、Akahane Takemi、Aoki Rika、Nakajima Shigemi、Ito Masayoshi、Yamamichi Mitsue、Niimi Keiko、et al.
    • Journal Title

      Journal of Gastroenterology

      Volume: 59 Issue: 2 Pages: 95-108

    • DOI

      10.1007/s00535-023-02055-x

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Precancerous nature of intestinal metaplasia with increased chance of conversion and accelerated DNA methylation2023

    • Author(s)
      Takeuchi Chihiro、Yamashita Satoshi、Liu Yu-Yu、Takeshima Hideyuki、Sasaki Akiko、Fukuda Masahide、Hashimoto Taiki、Naka Tomoaki、Ishizu Kenichi、Sekine Shigeki、Yoshikawa Takaki、Hamada Akinobu、Yamamichi Nobutake、Fujishiro Mitsuhiro、Ushijima Toshikazu
    • Journal Title

      Gut

      Volume: 73 Issue: 2 Pages: 255-267

    • DOI

      10.1136/gutjnl-2023-329492

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The methylation level of a single cancer risk marker gene reflects methylation burden in gastric mucosa2023

    • Author(s)
      Irie Takahiro、Yamada Harumi、Takeuchi Chihiro、Liu Yu-Yu、Charvat Hadrien、Shimazu Taichi、Ando Takayuki、Maekita Takao、Abe Seiichiro、Takamaru Hiroyuki、Kodama Masaaki、Murakami Kazunari、Sugimoto Kiichi、Sakamoto Kazuhiro、Ushijima Toshikazu
    • Journal Title

      Gastric Cancer

      Volume: 26 Issue: 5 Pages: 667-676

    • DOI

      10.1007/s10120-023-01399-w

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mouse methylation profiles for leukocyte cell types, and estimation of leukocyte fractions in inflamed gastrointestinal DNA samples2023

    • Author(s)
      Nishiyama Kazuhiro、Nishinakamura Hitomi、Takeshima Hideyuki、Yuyu Liu、Takeuchi Chihiro、Hattori Naoko、Takeda Haruna、Yamashita Satoshi、Wakabayashi Mika、Sato Kotomi、Obama Kazutaka、Ushijima Toshikazu
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 18 Issue: 10 Pages: 0290034-0290034

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0290034

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] DNAメチル化の加速とエピゲノム景観の変化を伴う腸上皮化生の前癌性2023

    • Author(s)
      竹内千尋、山下聡、リュウユユ、竹島秀幸、牛島俊和
    • Organizer
      第82回日本癌学会学術総会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Precancerous nature of intestinal metaplasia with accelerated DNA methylation along with altered epigenomic landscape2023

    • Author(s)
      Chihiro Takeuchi, Satoshi Yamashita, Yu-Yu Liu, Hideyuki Takeshima, Toshikazu Ushijima
    • Organizer
      AACR Annual Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 腸上皮化生の前癌性: エピジェネティックなフットプリントと不安定性2023

    • Author(s)
      竹内千尋、山下聡、リュウユユ、竹島秀幸、牛島俊和
    • Organizer
      第34回日本消化器癌発生学会総会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] DNAメチル化の加速とエピゲノム景観の変化を伴う腸上皮化生の前癌性2023

    • Author(s)
      竹内千尋、山下聡、リュウユユ、竹島秀幸、牛島俊和
    • Organizer
      第16回日本エピジェネティクス研究会年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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