肝癌治療抵抗性を規定する幹細胞特性のエピゲノム制御解析

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K08987
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 永江 玄太 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任講師 (10587348)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 癌幹細胞 / エピジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、肝癌の治療抵抗性に関与する幹細胞特性をエピゲノム制御の観点より明らかにすることである。肝癌組織内に見られる細胞の不均一性は、腫瘍細胞の周辺の外的環境のみならず腫瘍のもつ内在的幹細胞性にも起因すると考えられる。さらに臨床的には、このような幹細胞性が組織全体としての治療抵抗性に深く関与している。幹細胞特性の観点から考えると、細胞の分子進化を伴う適応には、ゲノム変異よりむしろエピゲノム制御異常が重要な意味をもつと考えられる。そこで、本研究では、幹細胞形質を継時的に観察できるシステムを用いて肝癌幹細胞様分画の細胞特性を分子生物学的に定義し、その動的な細胞挙動を明らかにするとともに、肝癌幹細胞様分画のエピゲノムプロファイルを明らかにすることで、その遺伝子発現様式を規定しているエピゲノム制御因子を探索することを目的とする。
初年度はFACSにより濃縮した幹細胞分画の遺伝子発現解析を行った。幹細胞様分画には上皮細胞分化の関連因子、接着因子が多数含まれるのに対して、非幹細胞様分画にはHOXなどの転写因子の他、発生分化に関わるWnt/Hedgehog/TGFbパスウェイの遺伝子群、サイトカインやクロマチン修飾因子が含まれていることが確認できた。また、すでに他癌腫（白血病、脳腫瘍、大腸癌、乳癌など）の癌幹細胞で知られているような特徴的な表面マーカー遺伝子は必ずしも発現しておらず、本細胞株での幹細胞様分画に特徴的な表面マーカーが存在することも明らかとなった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

FACSで濃縮した肝癌細胞株幹細胞様分画と非幹細胞様分画について、今年度の目標である遺伝子発現解析を行った。幹細胞様分画で発現が上昇・低下する遺伝子群が明らかになったため、こうした発現変化を制御するエピゲノム制御因子についても解析を進めることで、可塑的な転写制御の理解が進むと期待される。

Strategy for Future Research Activity

FACSで幹細胞を濃縮したサンプルの解析によって特徴的に変化する遺伝子群が明らかとなったが、この時点での濃縮では全ての細胞が一様に幹細胞特性を有するわけではなく、多様な形質をもつ細胞集団の集合体であることが予想される。そこで、ここで濃縮した細胞について、幹細胞様分画と非幹細胞様分画におけるシングルセル遺伝子発現解析を行う。シングルセルの単離・捕捉はフリューダイムC1システムを用いて行い、マイクロ流路中でmRNAからcDNA合成を行い、その後に回収したcDNAは96細胞ごとに異なるバーコード配列を内蔵したアダプターを付加してPCR増幅を行い、大量並列型シーケンサーによるRNA-seq解析を行う。

Research Products

• [Journal Article] Integrated Multiregional Analysis Proposing a New Model of Colorectal Cancer Evolution. (2016)
  • Author(s): Uchi R, Takahashi Y, Niida A, Shimamura T, Hirata H, Sugimachi K, Sawada G, Iwaya T, Kurashige J, Shinden Y, Iguchi T, Eguchi H, Chiba K, Shiraishi Y, Nagae G, et al
  • Journal Title: PLoS Genet. Volume: 12(2) Pages: e1005778
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prognostic significance of CpG island methylator phenotype in surgically resected small cell lung carcinoma. (2016)
  • Author(s): Saito Y, Nagae G, Motoi N, Miyauchi E, Ninomiya H, Uehara H, Mun M, Okumura S, Ohyanagi F, Nishio M, Satoh Y, Aburatani H, Ishikawa Y.
  • Journal Title: Cancer Sci. Volume: 107(3) Pages: 320-5
  • DOI: 10.1111/cas.12876.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Integrated molecular analysis of adult T cell leukemia/lymphoma. (2015)
  • Author(s): Kataoka K, Nagata Y, Kitanaka A, Shiraishi Y, Shimamura T, Yasunaga J, Totoki Y, Chiba K, Sato-Otsubo A, Nagae G, et al.
  • Journal Title: Nat Genet. Volume: 47(11) Pages: 1304-15
  • DOI: 10.1038/ng.3415.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Integrated genetic and epigenetic analysis defines novel molecular subgroups in rhabdomyosarcoma. (2015)
  • Author(s): Seki M, Nishimura R, Yoshida K, Shimamura T, Shiraishi Y, Sato Y, Kato M, Chiba K, Tanaka H, Hoshino N, Nagae G, Shiozawa Y, Okuno Y, Hosoi H, Tanaka Y, Okita H, Miyachi M, Souzaki R, Taguchi T, Koh K, Hanada R, Kato K, Nomura Y, Akiyama M, Oka A, Igarashi T, Miyano S, Aburatani H, Hayashi Y, Ogawa S, Takita J.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 6 Pages: 7557
  • DOI: 10.1038/ncomms8557.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Age-Dependent Decrease of DNA Hydroxymethylation in Human T Cells. (2015)
  • Author(s): Truong TP, Sakata-Yanagimoto M, Yamada M, Nagae G, Enami T, Nakamoto-Matsubara R, Aburatani H, Chiba S.
  • Journal Title: J Clin Exp Hematop. Volume: 55(1) Pages: 1-6
  • DOI: 10.3960/jslrt.55.1.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] BRCC3 mutations in myeloid neoplasms. (2015)
  • Author(s): Huang D, Nagata Y, Grossmann V, Radivoyevitch T, Okuno Y, Nagae G, et al.
  • Journal Title: Haematologica. Volume: 100(8) Pages: 1051-7
  • DOI: 10.3324/haematol.2014.111989.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 肝がんにおけるエンハンサー領域のエピゲノム異常 (2015)
  • Author(s): 永江玄太、Renard-Guillet Claire、辰野健二、山本尚吾、上田宏生、林玲匡、緑川泰、中川英刀、柴田龍弘、油谷浩幸
  • Organizer: 第74回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2015-10-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TET1の発現上昇はエンハンサー領域の異常ヒドロキシメチル化を介して肝細胞癌の悪性形質を促進する (2015)
  • Author(s): 永江玄太、白井聖一、関元昭、工藤洋太郎、神尾明日香、緑川泰、立石敬介、一瀬雅夫、油谷浩幸
  • Organizer: 第9回エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: 学術総合センター（東京都）
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] TET1 promotes malignant characteristics by aberrant enhancer hydroxymethylation in hepatocellular carcinoma. (2015)
  • Author(s): Nagae G, Shirai K, Seki M, Kamio A, Midorikawa Y, Tateishi K, Ichinose M, Aburatani H.
  • Organizer: Keystone Symposia, DNA methylation
  • Place of Presentation: Keystone, USA
  • Year and Date: 2015-04-01
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 東京大学先端科学技術研究センター ゲノムサイエンス分野
  • URL: http://www.genome.rcast.u-tokyo.ac.jp/
• [Remarks] 東京大学先端科学技術研究センター
  • URL: http://www.rcast.u-tokyo.ac.jp/research/people/staff-nagae_genta_ja.html