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およびエピゲノム解析を行った。EZP-5676あるいはSGC0946で乳がん細胞・骨髄腫細胞を処理し、RNA-seq解析およびChIP-seq解析を行った。その結果、インターフェロン応答や自然免疫応答のシグナルが強く誘導されること、細胞周期関連遺伝子が強く抑制されることを明らかにした。各種のインターフェロン応答遺伝子(ISG)の発現上昇を定量RT-PCRで検証した。またヒストンH3K4トリメチル化(H3K4me3)およびヒストンH3K27アセチル化(H3K27ac)のChIP-seqデータを解析した結果、DOT1L阻害剤処理後の細胞におけるでは、H3K4me3およびH3K27acのピーク近傍にはインターフェロン応答配列が高頻度に存在することがmotif解析から示された。またDOT1L阻害によりStat1のリン酸化が誘導されることがウエスタンブロットから明らかになった。さらに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はDNA損傷の際の修復に重要な役割を果たすことが知られている。そこで細胞質分画から抽出したタンパク質を対照にヒストンH3およびγH2AXのウエスタンブロットを行った結果、DOT1L阻害によりこれらが上昇することが示された。このことからDOT1L阻害は細胞質DNA量およびDNA損傷を上昇させることが示された。これらの結果から、DOT1L阻害により細胞内核酸センサー経路が活性化され、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。この仮説を証明するため、cGAS、STING、RIGI、MAVSなどの核酸センサー経路分子のノックダウン実験を行った。その結果、STINGノックダウンおよびRIGIノックダウンにより、DOT1L阻害によるインターフェロン応答の活性化が減弱することが示された。

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] Downregulation of SMOC1 is associated with progression of colorectal traditional serrated adenomas (2024)
  • Author(s): Aoki Hironori、Takasawa Akira、Yamamoto Eiichiro、Niinuma Takeshi、Yamano Hiro-o、Harada Taku、Kubo Toshiyuki、Yorozu Akira、Kitajima Hiroshi、Ishiguro Kazuya、Kai Masahiro、Katanuma Akio、Shinohara Toshiya、Nakase Hiroshi、Sugai Tamotsu、Osanai Makoto、Suzuki Hiromu
  • Journal Title: BMC Gastroenterology Volume: 24 Issue: 1 Pages: 24-24
  • DOI: 10.1186/s12876-024-03175-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ACLP Activates Cancer-Associated Fibroblasts and Inhibits CD8+ T-Cell Infiltration in Oral Squamous Cell Carcinoma (2023)
  • Author(s): Sekiguchi Shohei、Yorozu Akira、Okazaki Fumika、Niinuma Takeshi、Takasawa Akira、Yamamoto Eiichiro、Kitajima Hiroshi、Kubo Toshiyuki、Hatanaka Yui、Nishiyama Koyo、Ogi Kazuhiro、Kai Masahiro、Hirohashi Yoshihiko、Torigoe Toshihiko、Kojima Takashi、Osanai Makoto、Takano Kenichi、Miyazaki Akihiro、Suzuki Hiromu
  • Journal Title: Cancers Volume: 15 Issue: 17 Pages: 4303-4303
  • DOI: 10.3390/cancers15174303
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Physical Properties and Cellular Metabolic Characteristics of 3D Spheroids Are Possible Definitive Indices for the Biological Nature of Cancer-Associated Fibroblasts (2023)
  • Author(s): Nishikiori Nami、Takada Kohichi、Sato Tatsuya、Miyamoto Sho、Watanabe Megumi、Hirakawa Yui、Sekiguchi Shohei、Furuhashi Masato、Yorozu Akira、Takano Kenichi、Miyazaki Akihiro、Suzuki Hiromu、Ohguro Hiroshi
  • Journal Title: Cells Volume: 12 Issue: 17 Pages: 2160-2160
  • DOI: 10.3390/cells12172160
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TM4SF1-AS1 inhibits apoptosis by promoting stress granule formation in cancer cells (2023)
  • Author(s): Kitajima Hiroshi、Maruyama Reo、Niinuma Takeshi、Yamamoto Eiichiro、Takasawa Akira、Takasawa Kumi、Ishiguro Kazuya、Tsuyada Akihiro、Suzuki Ryo、Sudo Gota、Kubo Toshiyuki、Idogawa Masashi、Toyota Mutsumi、Yoshido Ayano、Kumegawa Kohei、Kai Masahiro、Tokino Takashi、Osanai Makoto、Nakase Hiroshi、Suzuki Hiromu
  • Journal Title: Cell Death & Disease Volume: 14 Issue: 7 Pages: 424-424
  • DOI: 10.1038/s41419-023-05953-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [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 / Open Access
• [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 / Open Access
• [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阻害は自然免疫シグナルを活性化する． (2023)
  • Author(s): 石黒一也，北嶋洋志，新沼猛，丸山玲緒，塚原智英，粂川昴平，関口翔平，佐々木基，甲斐正広，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第16回日本エピジェネティクス研究会年会
• [Presentation] DOT1L inhibition activates innate immune signaling in multiple myeloma. (2023)
  • Author(s): Ishiguro K, Kitajima H, Niinuma T, Maruyama R, Tsukahara T, Hirohashi Y, Kumegawa K, Sekiguchi S, Sasaki S, Kai M, Torigoe T, Nakase H, Suzuki H.
  • Organizer: 2nd JCA-AACR Precision Cancer Medicine International Conference.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多発性骨髄腫においてDOT1L阻害は自然免疫シグナルを活性化し，免疫調整津薬の効果を増強する． (2023)
  • Author(s): 石黒一也，北嶋洋志，新沼猛，丸山玲緒，塚原智英，廣橋良彦，粂川昂平，関口翔平，佐々木基，甲斐正広，鳥越俊彦，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第82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ことで抗腫瘍効果を示す． (2023)
  • Author(s): 吉戸文乃，石黒一也，新沼猛，丸山玲緒，北嶋洋志，粂川昂平，甲斐正広，鈴木拓．
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 多発性骨髄腫においてDOT1L阻害は自然免疫シグナルを活性化する． (2023)
  • Author(s): 石黒一也，北嶋洋志，新沼猛，丸山玲緒，塚原智英，廣橋良彦，粂川昴平，関口翔平，吉戸文乃，甲斐正広，鳥越俊彦，仲瀬裕志，鈴木拓．
  • Organizer: 第127回北海道癌談話会例会
• [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