DOT1L阻害によるインターフェロン応答の機序解明とがん免疫療法への応用

• Project/Area Number: 23K24186
• Project/Area Number (Other): 22H02925 (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 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 鈴木 拓 札幌医科大学, 医学部, 教授 (20381254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仲瀬 裕志 札幌医科大学, 医学部, 教授 (60362498) ; 新沼 猛 札幌医科大学, 医学部, 講師 (60708113) ; 北嶋 洋志 札幌医科大学, 医学部, 助教 (90777971)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000); Fiscal Year 2024: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
• Keywords: ヒストン修飾 / エピゲノム / DOT1L / インターフェロン応答 / がん免疫

Outline of Research at the Start

本研究はDOT1L阻害によるがん細胞のインターフェロン(IFN)応答や抗腫瘍効果の分子機序を解明し、がん免疫療法に応用することを目的とする。その達成のために、①がん細胞においてDOT1Lと相互作用する分子、ならびにIFN応答を誘導する分子・パスウェイを同定することでviral mimicryの分子基盤を解明する、②DOT1L阻害が腫瘍免疫原性に与える影響を解析し、DOT1L阻害とがん免疫療法の併用効果を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

DOT1L阻害剤による抗腫瘍メカニズムを明らかにするため、網羅的トランスクリプトーム解析を行った。EZP-5676あるいはSGC0946で乳がん細胞・骨髄腫細胞を処理し、RNA-seq解析を行った。その結果、E2Fターゲット、G2/Mチェックポイント、DNA修復、MYCターゲット、酸化的リン酸化など、細胞周期、細胞増殖に関わる遺伝群の発現が顕著に抑制されることが明らかとなった。一方、インターフェロンシグナル、免疫応答、アポトーシス、Vitamin Dシグナルに関連する遺伝子群の発現が強く誘導されることが明らかとなった。またER陽性乳がんでは、エストロゲンシグナル関連遺伝子の抑制が認められた。DOT1L阻害がIFIT1を始め、多数のインターフェロン応答遺伝子発現を誘導することを定量RT-PCRによって確認した。またDOT1L阻害が、細胞表面のMHC class Iおよびclass II分子の発現を誘導することを見出した。
DOT1L阻害がエピゲノムに及ぼす影響をさらに解析するため、ヒストンH3リジン4トリメチル化(H3K4me3)、ヒストンH3K27アセチル化(H3K27ac)を解析した。その結果、DOT1L阻害により数千カ所のH3K4me3ピークが増加することを見出した。それらのピークはSINE、LINE、LTRなどの反復配列に多いことが明らかとなった。さらにmotif解析の結果、DOT1L阻害によって増加するH3K4me3・H3K27acピークには、インターフェロン応答配列が有意にエンリッチしていることを明らかにした。
また我々は、RIGI、STINIGなどの細胞内核酸センサー分子のノックダウンが、インターフェロン応答遺伝子発現を顕著に抑制することを明らかした。これらの結果は、DOT1L阻害が核酸センサー経路を介して、がん細胞のインターフェロン応答を誘導すると考えられた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

DOT1L阻害処理によるトランスクリプトーム・エピゲノムデータの収集を行う事ができた。これらのデータ解析から、DOT1L阻害がインターフェロンシグナル、細胞周期、細胞増殖、エストロゲンシグナル、Vitamin Dシグナルなど、様々な細胞内シグナル経路に影響を及ぼすことを明らかにすることができた。またDOT1L阻害により誘導されるエピゲノム変化は、インターフェロン応答配列に多いことが明らかにされた。さらにDOT1L阻害によるインターフェロン応答に、細胞内核酸センサー経路が関与することを示す基礎的なデータを得ることが出来た。

Strategy for Future Research Activity

さらに複数の細胞株を用いて、DOT1L阻害がトランスクリプトーム・エピゲノムに与える変化のデータを蓄積する。それらのデータ解析を通して、DOT1L阻害の抗腫瘍メカニズムの解析を継続する。ゲノム編集技術を用いて、核酸センサー分子のノックアウト細胞を作成する。作成したノックアウト細胞に対し、DOT1L阻害処理を行い、抗腫瘍効果、トランスクリプトーム解析、エピゲノム解析を行う。

Research Products

• [Journal Article] Serum amyloid A1 recruits neutrophils to the invasive front of T1 colorectal cancers. (2023)
  • Author(s): Yoshido A, Sudo G, Takasawa A, Aoki H, Kitajima H, Yamamoto E, Niinuma T, Harada T, Kubo T, Sasaki H, Ishiguro K, Yorozu A, Kai M, Katanuma A, Yamano HO, Osanai M, Nakase H, Suzuki H.
  • Journal Title: J Gastroenterol Hepatol. Volume: 38 Issue: 2 Pages: 301-310
  • DOI: 10.1111/jgh.16055
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CXCL12 is expressed by skeletal muscle cells in tongue oral squamous cell carcinoma. (2023)
  • Author(s): Yorozu A, Sekiguchi S, Takasawa A, Okazaki F, Niinuma T, Kitajima H, Yamamoto E, Kai M, Toyota M, Hatanaka Y, Nishiyama K, Ogi K, Dehari H, Obata K, Kurose M, Kondo A, Osanai M, Miyazaki A, Takano K, Suzuki H.
  • Journal Title: Cancer Med. Volume: 12 Issue: 5 Pages: 5953-5963
  • DOI: 10.1002/cam4.5392
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A novel risk stratification model based on the Children’s Hepatic Tumours International Collaboration- Hepatoblastoma Stratification and deoxyribonucleic acid methylation analysis for hepatoblastoma (2022)
  • Author(s): Kondo T, Honda S, Suzuki H, Ito YM, Kawakita I, Okumura K, Ara M, Minato M, Kitagawa N, Tanaka Y, Tanaka M, Shinkai M, Hishiki T, Watanabe K, Ida K, Takatori A, Hiyama E, Taketomi A
  • Journal Title: European Journal of Cancer Volume: 172 Pages: 311-322
  • DOI: 10.1016/j.ejca.2022.06.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-Wide Analysis of microRNA and mRNA Expression in Colorectal Intramucosal Neoplasia and Colorectal Cancer With a Microsatellite-Stable Phenotype Based on Adenoma-Carcinoma Sequences (2022)
  • Author(s): Sugai Tamotsu、Osakabe Mitsumasa、Niinuma Takeshi、Sugimoto Ryo、Eizuka Makoto、Tanaka Yoshihito、Yanagawa Naoki、Otsuka Koki、Sasaki Akira、Matsumoto Takayuki、Suzuki Hiromu
  • Journal Title: Frontiers in Oncology Volume: 12 Pages: 831100-831100
  • DOI: 10.3389/fonc.2022.831100
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comprehensive analyses of microRNA and mRNA expression in colorectal serrated lesions and colorectal cancer with a microsatellite instability phenotype (2021)
  • Author(s): Sugai Tamotsu、Osakabe Mitsumasa、Niinuma Takeshi、Eizuka Makoto、Tanaka Yoshihito、Yamada Shun、Yanagawa Naoki、Otsuka Koki、Sasaki Akira、Matsumoto Takayuki、Suzuki Hiromu
  • Journal Title: Genes, Chromosomes and Cancer Volume: 61 Issue: 3 Pages: 161-171
  • DOI: 10.1002/gcc.23016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 多発性骨髄腫においてDOT1L阻害は免疫シグナルを活性化する (2022)
  • Author(s): 石黒一也，北嶋洋志，新沼猛，丸山玲緒，粂川昴平，関口翔平，甲斐正広，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 胃炎・胃がん関連長鎖non-coding RNAはストレス顆粒形成を促進してアポトーシスを抑制する (2022)
  • Author(s): 北嶋洋志，丸山玲緒，新沼猛，高澤啓，山本英一郎，石黒一也，吉戸文乃，甲斐正広，小山内誠，時野隆至，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] DOT1L阻害は乳がん細胞のインターフェロンシグナルを活性化する (2022)
  • Author(s): 鈴木拓，丸山玲緒，北嶋洋志，石黒一也，新沼猛，粂川昴平，吉戸文乃，甲斐正広，仲瀬裕志．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 活性化マクロファージはIL-1β-SAA1 axisを介して早期大腸がんの浸潤を促進する (2022)
  • Author(s): 須藤豪太，山本英一郎，青木敬則，高澤啓，吉戸文乃，新沼猛，久保俊之，原田拓，萬顕，北嶋洋志，甲斐正広，小山内誠，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Serum amyloid A1は好中球をリクルートして早期大腸癌の浸潤を促進する (2022)
  • Author(s): 吉戸文乃，須藤豪太，高澤啓，北嶋洋志，山本英一郎，青木敬則，新沼猛，石黒一也，久保俊之，原田拓，甲斐正広，小山内誠，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会