PDX models of rare hematopoietic malignancies for novel cancer therapies

• Project/Area Number: 23K24079
• Project/Area Number (Other): 22H02817 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 依田 成玄 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (70335454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹田 淳恵 京都大学, 医学研究科, 特定研究員 (20901276)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: マウスモデル / PDX / 分子標的薬 / 白血病 / 急性骨髄性白血病 / 急性赤白血病 / 急性巨核球性白血病

Outline of Research at the Start

予後不良骨髄性腫瘍である急性赤白血病（AEL）および急性巨核球性白血病 (AMKL)は、希少がんであるために研究が進んでおらず、特異的バイオマーカーやそれを標的とした診断治療法が確立されていない。本研究は、AEL/AMKLのPDXモデルを樹立し、そのモデルを活用してAEL/AMKLの新規診断治療法の開発を行うことを目的とする。本研究では、1) 包括的なゲノム解析、2) PDXモデルを用いた創薬のスクリーニングを行い、未だ分類・特異的な治療法が十分に明らかとなっていないAEL/AMKLを対象に多角的な解析を展開し、分子病態に立脚した新分類の確立および新規治療ターゲットの発見を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

AEL/AMKLはモデルマウスが報告されておらず、治療法の開発が進行しない原因の1つと考えられる。この点を打開するため、AEL/AMKLの新規PDXマウスモデルを複数確立する。薬効試験は、予備実験により効果が確認されているruxolitinibを用いた単剤治療を行うとともに、臨床で使用されている化学療法剤またはアザシチジンやベネトクラクスとの併用療法も試みる。ゲノム解析などにより治療効果を予想するバイオマーカーを同定し、治療による薬剤耐性腫瘍が認められた場合は薬剤耐性のメカニズムを明らかし、さらなる治療の改善を目指す。
本年度は昨年に引き続き主に以下の研究を実施した。AEL/AMKLに罹患した患者が受診されたら検体を患者の同意のもと収集し、次世代シーケンシングにより得られたデータを包括的に解析した。解析は、申請者らが所属している京都大学大学院医学研究科腫瘍生物学講座の解析パイプラインを利用し、塩基変異、染色体異常、構造異常など包括的にかつ詳細に解析した。また、申請者らのこれまでの解析によって明らかになったAEL特異的変異遺伝子群（EPOR、JAK2など）については、特別に開発したAELパイプラインによっても解析を行った。収集した検体を用いて、免疫不全マウス(NOD/Scid IL2rgnullマウス)に移植したPDXモデルの作成をおこなっている。本研究では、2年間で、AELとAMKLをそれぞれ10検体を目標に移植し、それぞれ5モデルの新規PDXモデル樹立を目指しているが、AELについては10モデル、AMKLについては1モデルの新規PDXモデル樹立に成功している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

収集した検体を用いて、免疫不全マウス(NOD/Scid IL2rgnullマウス)に移植したPDXモデルを作成している。成体への移植に加えて、新生児顔面静脈移植やEXLマウス（ヒトサイトカインIL3/GMCSF発現マウス）など生着の確率を上げるための試みも行う予定であったが、マウスの購入費が上昇しており、昨年度も効率の良い新生児顔面静脈移植を中心にモデル作成を行った（新生児が多数生まれるため1匹当たりの単価が安い）。

Strategy for Future Research Activity

昨年に引き続き、検体の収集とがんの遺伝子変異解析、および、PDXモデルの作成を継続する。本研究では、2年間で、AELとAMKLをそれぞれ10検体を目標に移植し、それぞれ5モデルの新規PDXモデル樹立を目指す。
本年度はさらに以下の実験も開始する。
新たに樹立したPDXモデルを用いて薬効試験を行う（in vivo実験）。試験前にはPDX細胞をさらにシーケンスし患者検体で認めた変異が再現されていることを確認する。薬効試験は、予備実験により効果が確認されているruxolitinibを用いた単剤治療および併用治療により行う。また、AEL/AMKLの標準治療である化学療法剤やTP53 変異陽性骨髄異形成症候群を対象としたアザシチジン、アポトーシスを誘導するBCL-2阻害剤ベネトクラクスとの併用療法も試みる。さらに、AELのPDXモデルを用いた薬剤試験の結果を踏まえ、治療効果を予想するバイオマーカーをRNA-seq解析により明らかにする。新規マーカーについてはそのシグナル経路を標的とした薬剤があれば同様に薬効試験を行う。

Research Products

• [Journal Article] Germ line <i>DDX41</i> mutations define a unique subtype of myeloid neoplasms (2023)
  • Author(s): Makishima H, Saiki R, Nannya Y, (17人省略), Kon A, (28人省略), Maciejewski JP, Ogawa S.
  • Journal Title: Blood Volume: 141 Issue: 5 Pages: 534-549
  • DOI: 10.1182/blood.2022018221
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] New scaffolds for type II JAK2 inhibitors overcome the acquired G993A resistance mutation (2023)
  • Author(s): Arwood Matthew L.、Liu Yao、Harkins Shannon K.、Weinstock David M.、etal
  • Journal Title: Cell Chemical Biology Volume: 30 Issue: 6 Pages: 618-631.e12
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2023.05.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CARD11 mutation and HBZ expression induce lymphoproliferative disease and adult T-cell leukemia/lymphoma (2022)
  • Author(s): Takuro Kameda, ...Sho Kubota.... , Kazuya Shimoda
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1309-1309
  • DOI: 10.1038/s42003-022-04284-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Amplified <i>EPOR</i>/<i>JAK2</i> Genes Define a Unique Subtype of Acute Erythroid Leukemia (2022)
  • Author(s): Takeda J, Kenichi Y, (9人省略), Kon A (12/41番目), (途中省略), Makishima H, Ogawa S
  • Journal Title: Blood Cancer Discovery Volume: 3 Issue: 5 Pages: 410-427
  • DOI: 10.1158/2643-3230.bcd-21-0192
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] CTX-712, a novel splicing inhibitor targeting myeloid neoplasms (2023)
  • Author(s): Akinori Yoda, Daisuke Morishita, Yotaro Ochi, Akio Mizutani, Takuto Mori, June Takeda, Hirokazu Tozaki, Yoshihiko Satoh, Hideki Makishima, Masahiro Nakagawa, Yasuhito Nannya, Seishi Ogawa
  • Organizer: the 17th International Congress on Myelodysplastic Syndromes
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CTX-712, a novel splicing inhibitor targeting myeloid neoplasms (2023)
  • Author(s): Akinori Yoda1, Daisuke Morishita3, Yotaro Ochi1, Akio Mizutani3, Takuto Mori1, June Takeda1, Hirokazu Tozaki3, Yoshihiko Satoh3, Hideki Makishima1, Masahiro Nakagawa1, Yasuhito Nannya1, Seishi Ogawa1,2
  • Organizer: 第13回JSH国際シンポジウム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] CTX-712, a novel splicing inhibitor targeting myeloid neoplasms (2023)
  • Author(s): Akinori Yoda1, Daisuke Morishita3, Yotaro Ochi1, Akio Mizutani3, Takuto Mori1, June Takeda1, Hirokazu Tozaki3, Yoshihiko Satoh3, Hideki Makishima1, Masahiro Nakagawa1, Yasuhito Nannya1, Seishi Ogawa1,2
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] CTX-712, a novel splicing modulator targeting myeloid neoplasms (2022)
  • Author(s): Akinori Yoda, Daisuke Morishita, Yotaro Ochi, Akio Mizutani, June Takeda, Hirokazu Tozaki, Yoshihiko Satoh, Yasuhito Nannya, Hideki Makishima, Hiroshi Miyake, Seishi Ogawa
  • Organizer: American Association for Cancer Research Annual Meeting 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 第84回日本血液学会学術集会 (2022)
  • Author(s): Akinori Yoda, Daisuke Morishita, Yotaro Ochi, Akio Mizutani, June Takeda, Hirokazu Tozaki, Yoshihiko Satoh, Yasuhito Nannya, Hideki Makishima, Hiroshi Miyake, Seishi Ogawa
  • Organizer: CTX-712, a novel splicing modulator targeting myeloid neoplasms
• [Presentation] 第81回日本癌学会学術総会 (2022)
  • Author(s): Akinori Yoda, Daisuke Morishita, Yotaro Ochi, Akio Mizutani, June Takeda, Hirokazu Tozaki, Yoshihiko Satoh, Yasuhito Nannya, Hideki Makishima, Hiroshi Miyake, Seishi Ogawa
  • Organizer: CTX-712, a novel splicing modulator targeting myeloid neoplasms
• [Presentation] 64th ASH Annual Meeting and Exposition (2022)
  • Author(s): Akinori Yoda, Daisuke Morishita, Yotaro Ochi, Akio Mizutani, June Takeda, Hirokazu Tozaki, Yoshihiko Satoh, Yasuhito Nannya, Hideki Makishima, Hiroshi Miyake, Seishi Ogawa
  • Organizer: CTX-712, a novel splicing modulator targeting myeloid neoplasms
  • Int'l Joint Research