ヒストン脱メチル化酵素(KDM)による造血分化制御機構の解明

• Project Area: Molecular mechanisms of cell fate determination in the cells that undergo stepwise differentiation to multiple pathways
• Project/Area Number: 25118713
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 河原 真大 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80617449)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: ヒストン脱メチル化酵素 / 白血病 / 骨髄異形成症候群 / KDM1A / 新規阻害剤 / 血球分化 / 転写因子

Outline of Annual Research Achievements

昨年度は、我々が新たに開発した新規KDM1A阻害剤が、低濃度(0.03~1uM)で白血病や骨髄異形成症候群の細胞株の増殖を抑制することを見いだした。本年度はどのようなメカニズムで白血病や骨髄異形成症候群に作用するのかを探索した。細胞分化アッセイ、細胞周期アッセイ、アポトーシスアッセイなどを経時的に解析し、分化誘導が最初に始まることを突き止めた。次にマイクロアレイ解析にて、どのような遺伝子群が阻害剤によって発現上昇するかを解析し、複数の細胞株で共通する遺伝子群をKDM1A標的遺伝子として同定した。その中に複数の造血分化に関連する転写調節因子が含まれていた。さらに、ヒストンH3K4me2, H3K4me3, H3K27acに対するChIP-seq解析を行い、先に同定した転写調節因子のエンハンサー領域でのH3K27acが阻害剤によって誘導されることを見出した。エンハンサー領域のH3K27ac, プロモーター領域のH3K4me3, mRNAレベル, および分化マーカーを経時的に解析すると、エンハンサーのH3K27acの増強が阻害剤添加3時間後から始まり、プロモーターのH3K4me3がややおくれて増強し、mRNAはさらにおくれて18時間目から上昇し始めること、分化マーカーは24時間目から発現上昇し始めることを見出した。すなわち、KDM1Aの阻害はエンハンサーの再活性化を引き起こして、分化に関わる転写因子の発現を誘導し、分化誘導することが明らかとなった。最後に、複雑核型をもつ予後超不良型の骨髄異形成症候群患者検体に対する効果をin-vitroおよびin-vivoで検定し、単剤使用で個体から駆逐することができることを示せた。これらの結果は、エンハンサーを標的にしたエピジェネティック治療が白血病や骨髄異型性症候群の治療に有望であることを示している。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] T memory stem cells are the hierarchical apex of adult T-cell leukemia. (2015)
  • Author(s): Yuya Nagai†, Masahiro Kawahara†, Masakatsu Hishizawa, Yayoi Shimazu, Noriko Sugino, Sumie Fujii, Norimitsu Kadowaki and Akifumi Takaori-Kondo. (†These authors contributed equally to this work.)
  • Journal Title: Blood Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Co-occurrence of monoclonal gammopathy and myelodysplasia: a retrospective study of fourteen cases. (2014)
  • Author(s): 1.Yoshida Y, Oguma S, Ohno H, Nakabo Y, Katsurada T, Kawahara M, Kawabata H.
  • Journal Title: Int J Hematol Volume: 99 Issue: 6 Pages: 721-725
  • DOI: 10.1007/s12185-014-1570-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A case of minor BCR-ABL1 positive acute lymphoblastic leukemia following essential thrombocythemia and originating from a clone distinct from that harboring the JAK2-V617F mutation. (2014)
  • Author(s): Nagai Y, Kawahara M, Sugino N, Shimazu Y, Hishizawa M, Yamashita K, Kadowaki N, Takaori-Kondo A
  • Journal Title: Experimental Hematology & Oncology Volume: 3 Issue: 1 Pages: 6-6
  • DOI: 10.1186/2162-3619-3-6
  • NAID: 120005411358
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Absent or Extremely Low Neutrophil Alkaline Phosphatase Activity Levels in Patients with Myelodysplastic Syndromes (2013)
  • Author(s): Yoshida Y, Katsurada T, Oguma S, Nakabo Y, Yoshinaga N, Kawahara M, Kawabata H.
  • Journal Title: Internal Medicine Volume: 52 Issue: 4 Pages: 479-482
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.52.9114
  • NAID: 130003365905
  • ISSN: 0918-2918, 1349-7235
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Patient-specific induced pluripotent stem cells recapitulate the maturation defect of myelodysplastic syndromes. (2014)
  • Author(s): Kazuhisa Chonabayashi, Masahiro Kawahara, Keisuke Okita, Masatoshi Nishizawa,Norimitsu Kadowaki, Akifumi Takaori -Kondo, Shinya Yamanaka, and YoshinoriYoshida.
  • Organizer: The 56th ASH Annual Meeting andExposition
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] The Pharmacological Inhibition of KDM1A Displays Preclinical Efficacy in AML/MDS by Inducing Myelomonocytic Differentiation. (2014)
  • Author(s): Noriko Sugino, Masahiro Kawahara, Takayoshi Suzuki, Yuya Nagai, Yayoi Shimazu, Sumie Fujii, Masakatsu Hishizawa,and Akifumi Takaori-Kondo.
  • Organizer: The 56th ASH Annual Meeting andExposition
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] KDM1A is a promising therapeutic target of myelodysplastic syndromes. (2014)
  • Author(s): Noriko Sugino, Masahiro Kawahara, Takayoshi Suzuki, Sumie Fujii, Yuya Nagai,Yayoi Shimazu, Masakatsu Hishizawa, and Akifumi Takaori-Kondo.
  • Organizer: 第76回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-02
• [Presentation] iPS technology revealed the genetic and functional diversity present in a single MDS patient. (2014)
  • Author(s): Kazuhisa Chonabayashi, Masahiro Kawahara, Keisuke Okita, Masatoshi Nishizawa,Norimitsu Kadowaki, Akifumi Takaori-Kondo, Shinya Yamanaka, and YoshinoriYoshida.
  • Organizer: 第76回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-10-31 – 2014-11-02
• [Presentation] Clonal and hierarchical expansion of adult T-cell leukemia cells in stem cell memory T-cell subset. (2013)
  • Author(s): Yuya Nagai , Masahiro Kawahara , Masakatsu Hishizawa , Noriko Sugino , Yayoi Shimazu , and Akifumi Takaori-Kondo.
  • Organizer: 第72回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Inhibition of KDM1A suppresses the growth of acute myeloid leukemia or myelodysplastic syndromes cells through inducing differentiation. (2013)
  • Author(s): Noriko Sugino, Masahiro Kawahara, Takayoshi Suzuki, Yuya Nagai, Yayoi Shimazu, Masakatsu Hishizawa, and Akifumi Takaori-Kondo.
  • Organizer: 第72回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] KDM1A is involved in the myelomonocytic/erythroid differentiation and is a promising target of AML. (2013)
  • Author(s): Noriko Sugino, Masahiro Kawahara, Takayoshi Suzuki, Yuya Nagai, Yayoi Shimazu, Masakatsu Hishizawa, and Akifumi Takaori-Kondo.
  • Organizer: 第75回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] Challenge to identify ATL-initiating cells. (2013)
  • Author(s): Yuya Nagai, Masahiro Kawahara, Masakatsu Hishizawa ,Noriko Sugino, Yayoi Shimazu, and Akifumi Takaori-Kondo.
  • Organizer: 第75回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] A Rare Population of Stem Cell Memory T Cells Is an Apex of the Hierarchy of Adult T-Cell Leukemia. (2013)
  • Author(s): Yuya Nagai, Masahiro Kawahara, Masakatsu Hishizawa ,Noriko Sugino, Yayoi Shimazu, and Akifumi Takaori-Kondo.
  • Organizer: The 55th ASH Annual Meeting and Exposition
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
• [Presentation] Retrospective analysis of allogeneic HSCT for MDS:A single institution experience. (2013)
  • Author(s): Kawase Y, Kondo T, Maeda T, Kawahara M, Kitawaki T, Kitano T, Yamashita K, Kawabata H, Takaori-Kondo A
  • Organizer: 第75回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] Search for pathogenesis of acquired myelodysplastic syndromes using reprogramming technology. (2013)
  • Author(s): Chonabayashi K, Kawahara M, Watanabe A, Okita K, Nishizawa M, Kadowaki N, Takaori-Kondo A, Yamanaka S, Yoshida Y
  • Organizer: 第75回日本血液学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Remarks] 京都大学大学院医学研究科 血液・腫瘍内科学
  • URL: http://www.kuhp.kyoto-u.ac.jp/~hemonc/research/leukemia.html
• [Remarks] 京都大学大学院医学研究科 血液・腫瘍内科学 白血病・腫瘍幹細胞研究
  • URL: http://www.kuhp.kyoto-u.ac.jp/~hemonc/research/leukemia.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] リシン構造を有するＬＳＤ1選択的阻害薬 (2013)
  • Inventor(s): Kawahara M 他7名
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人京都大学 他4機関
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-11-28
  • Overseas