Molecular pathogenesis of bone marrow failure elucidated by comprehensive sequencing.

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05338
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 牧島 秀樹 京都大学, 医学研究科, 准教授 (40402127)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 骨髄不全症候群 / 再生不良性貧血 / 発作性夜間血色素尿症 / 骨髄異形成症候群 / 遺伝子変異 / コピー数異常 / 遺伝子発現異常 / 二次性白血病

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、骨髄不全症候群において、ゲノムおよびトランスクリプトームの異常を併せて解析することにより、骨髄不全症・二次性の白血病化の病因および病態を明らかにすることを目標とする。そのために平成29年度には当初の予定通り、全ゲノムシーケンスおよびRNAシーケンスを行い、新規ゲノム異常および異常スプライシングを検索した。骨髄不全症におけるクローン構造に関しては、経時的検体を用いて検討した。つぎに、異常が認められた遺伝子に関しては、マウスモデルを用いた機能解析を行った。さらには、臨床経過と関連する遺伝学的異常を決定するために、予後、治療反応性等の臨床情報を併せて解析した。ゲノムシーケンスと染色体のコピー数を統合的に解析することにより、SWI/SNF複合体に含まれるARID2遺伝子に機能喪失型の変異および、機能低下をともなう欠失病変が認められ、これらの異常は、クローン構造の検討により骨髄不全症の初期病変として獲得されることが明らかとなった（Sakai et al. Leukemia 2018）。骨髄異形成症候群において、ゲノムシーケンスとRNAシーケンスを同時に解析することにより、遺伝子発現に関連した新規の病型分類（幹細胞フェノタイプ・赤芽球系フェノタイプ）を提唱し、遺伝子変異陽性クローンの拡大に起因する、高頻度の白血病化との関連を示した（Shiozawa et al. BLOOD 2017）。最も著明な成果は、再生不良性貧血後のクローン拡大に関するゲノム異常の検討である。これまで最大コホートの経時的検体を用いて、７番染色体の欠失および、SETBP1・RUNX1変異の関与を明らかにした（Negoro et al. BLOOD 2017）。現在これらの遺伝子異常に関して基礎的な機能解析が進行中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定していた、全ゲノムシーケンス、RNAシーケンス、コピー数解析は、順調に行われ、複数の雑誌に成果を発表した。経時的検体を用いた、クローン構造の解析についても、詳細な解析結果を論文として発表した。現在、マウスモデルを用いた機能解析を開始している。

Strategy for Future Research Activity

これまでの二年間では、骨髄不全症のうち主に再生不良性貧血および骨髄異形成症候群における検討を進め、大きな成果を上げてきた。最終年度には、同様の検討を骨髄不全症の一病型である発作性夜間血色素尿症についてゲノム異常を中心に行う。さらに、ドライバー変異に関するマウスモデルを用いた機能解析に関しても継続する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Cleveland Clinic/NIH(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Cleveland Clinic/NIH
• [Int'l Joint Research] MLL(Germany)
  • Country Name: Germany
  • Counterpart Institution: MLL
• [Int'l Joint Research] Pavia University(Italy)
  • Country Name: Italy
  • Counterpart Institution: Pavia University
• [Int'l Joint Research] University of Amsterdam(Netherlands)
  • Country Name: Netherlands
  • Counterpart Institution: University of Amsterdam
• [Int'l Joint Research] Chang Gung University(台湾)
  • Country Name: その他の国・地域
  • Counterpart Institution: Chang Gung University
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 2
• [Journal Article] Fanconi Anemia germline variants as susceptibility factors in aplastic anemia, MDS and AML (2017)
  • Author(s): Przychodzen Bartlomiej、Makishima Hideki、Sekeres Mikkael A.、Balasubramanian Suresh Kumar、Thota Swapna、Patel Bhumika J.、Clemente Michael、Hirsch Cassandra、Dienes Brittney、Maciejewski Jaroslaw P.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 9 Pages: 2050～2057
  • DOI: 10.18632/oncotarget.23328
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A novel genetic and morphologic phenotype of ARID2-mediated myelodysplasia (2017)
  • Author(s): Sakai H、Hosono N、Nakazawa H、Przychodzen B、Polprasert C、Carraway H E、Sekeres M A、Radivoyevitch T、Yoshida K、Sanada M、Yoshizato T、Kataoka K、Nakagawa M M、Ueno H、Nannya Y、Kon A、Shiozawa Y、Takeda J、Shiraishi Y、Chiba K、Miyano S、Singh J、Padgett R A、Ogawa S、Maciejewski J P、Makishima H
  • Journal Title: Leukemia Volume: 32 Pages: 839～843
  • DOI: 10.1038/leu.2017.319
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Gene expression and risk of leukemic transformation in myelodysplasia (2017)
  • Author(s): Shiozawa Yusuke、Malcovati Luca、Gall? Anna、Pellagatti Andrea、Karimi Mohsen、Sato-Otsubo Aiko、Sato Yusuke、Suzuki Hiromichi、Yoshizato Tetsuichi、Yoshida Kenichi、Shiraishi Yuichi、Chiba Kenichi、Makishima Hideki、Boultwood Jacqueline、Hellstr?m-Lindberg Eva、Miyano Satoru、Cazzola Mario、Ogawa Seishi
  • Journal Title: Blood Volume: 130 Pages: 2642～2653
  • DOI: 10.1182/blood-2017-05-783050
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 骨髄異形成症候群におけるゲノム異常の段階的獲得 (2017)
  • Author(s): 牧島 秀樹
  • Journal Title: 臨床血液 Volume: 58 Pages: 1828～1837
  • DOI: 10.11406/rinketsu.58.1828
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hidden FLT3-D835Y clone in FLT3-ITD-positive acute myeloid leukemia that evolved into very late relapse with T-lymphoblastic leukemia (2017)
  • Author(s): Katagiri Seiichiro、Umezu Tomohiro、Azuma Kenko、Asano Michiyo、Akahane Daigo、Makishima Hideki、Yoshida Kenichi、Watatani Yosaku、Chiba Kenichi、Miyano Satoru、Ogawa Seishi、Ohyashiki Junko H.、Ohyashiki Kazuma
  • Journal Title: Leukemia & Lymphoma Volume: Oct 3 Pages: 1～4
  • DOI: 10.1080/10428194.2017.1382696
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Origins of myelodysplastic syndromes after aplastic anemia (2017)
  • Author(s): Negoro Eiju、Nagata Yasunobu、Clemente Michael J.、Hosono Naoko、Shen Wenyi、Nazha Aziz、Yoshizato Tetsuichi、Hirsch Cassandra、Przychodzen Bartlomiej、Mahfouz Reda Z.、Kuzmanovic Teodora、Sekeres Mikkael A.、Makishima Hideki、Ogawa Seishi、Maciejewski Jaroslaw P.
  • Journal Title: Blood Volume: 130 Pages: 1953～1957
  • DOI: 10.1182/blood-2017-02-767731
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] GATA4 loss of function in liver cancer impedes precursor to hepatocyte transition (2017)
  • Author(s): Enane Francis O.、Shuen Wai Ho、Gu Xiaorong、Quteba Ebrahem、Przychodzen Bartlomiej、Makishima Hideki、Bodo Juraj、Ng Joanna、Chee Chit Lai、Ba Rebecca、Seng Koh Lip、Lim Janice、Cheong Rachael、Teo Marissa、Hu Zhenbo、Ng Kwok Peng、Maciejewski Jaroslaw、Radivoyevitch Tomas、Chung Alexander、et al.
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 127 Pages: 3527～3542
  • DOI: 10.1172/JCI93488
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Genomic determinants of chronic myelomonocytic leukemia (2017)
  • Author(s): Patel B J、Przychodzen B、Thota S、Radivoyevitch T、Visconte V、Kuzmanovic T、Clemente M、Hirsch C、Morawski A、Souaid R、Saygin C、Nazha A、Demarest B、LaFramboise T、Sakaguchi H、Kojima S、Carraway H E、Ogawa S、Makishima H、Sekeres M A、Maciejewski J P
  • Journal Title: Leukemia Volume: 31 Pages: 2815～2823
  • DOI: 10.1038/leu.2017.164
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Somatic SETBP1 mutations in myeloid neoplasms (2017)
  • Author(s): Makishima Hideki
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: 105 Pages: 732～742
  • DOI: 10.1007/s12185-017-2241-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tet2 loss leads to hypermutagenicity in haematopoietic stem/progenitor cells (2017)
  • Author(s): Pan Feng、Wingo Thomas S.、Zhao Zhigang、Gao Rui、Makishima Hideki、Qu Guangbo、Lin Li、Yu Miao、Ortega Janice R.、Wang Jiapeng、Nazha Aziz、Chen Li、Yao Bing、Liu Can、Chen Shi、Weeks Ophelia、Ni Hongyu、Phillips Brittany Lynn、Huang Suming、et al.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Pages: 15102～15102
  • DOI: 10.1038/ncomms15102
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 正常造血細胞への遺伝子異常の蓄積と急性骨髄性白血病発症機序 (2018)
  • Author(s): 牧島秀樹
  • Organizer: 第16回 日本再生医療学会総会
  • Invited
• [Presentation] Clonal hematopoiesis in aplastic anemia.-CLONAL DYNAMICS ESCAPING FROM AUTOIMMUNITY- (2017)
  • Author(s): Hideki Makishima
  • Organizer: Korean Society of Hematology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] A novel genetic and morphologic phenotype of ARID2-mediated myelodysplastic syndromes. (2017)
  • Author(s): Hitoshi Sakai , Naoko Hosono , Hideyuki Nakazawa , Bartlomiej Przychodzen , Chantana Polprasert , Hetty Carraway , Mikkael Sekeres , Tomas Radivoyevitch , et al., Seishi Ogawa , Jaroslaw Maciejewski , Hideki Makishima
  • Organizer: 22nd Congress of European Hematology Association
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Transcriptome Sequencing Reveals Distinct Subtypes of Myelodysplasia with Prognostic Significance. (2017)
  • Author(s): Yusuke Shiozawa, Luca Malcovati, Anna Galli, Andrea Pellagatti, Mohsen Karimi, Aiko Sato-Otsubo, Yusuke Sato, Hiromichi Suzuki, Tetsuichi Yoshizato, Kenichi Yoshida, Yuichi Shiraishi, Kenichi Chiba, Hideki Makishima, Jacqueline Boultwood, Eva Hellstrom Lindberg, Satoru Miyano, Mario Cazzola, Seishi Ogawa
  • Organizer: 22nd Congress of European Hematology Association
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Advancement of Molecular Pathogenesis in Myelodysplastic Syndromes (2017)
  • Author(s): Hideki Makishima
  • Organizer: Hematology Meeting, University of Freiburg
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Comprehensive Evaluation of DDX41 Risk Alleles in Non-Familial Cases, General Individuals, and Donor-Derived Leukemias (2017)
  • Author(s): Hideki Makishima
  • Organizer: The 59th American Society of Hematology Annual Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Functional and Biological Implications of CUX1 Mutations and Deletions in Myeloid Neoplasms (2017)
  • Author(s): Mai Aly, Zubaidah M Ramdzan, Yasunobu Nagata, Suresh K. Balasubramanian, Naoko Hosono, Hideki Makishima, Valeria Visconte, Bartlomiej P. Przychodzen, Cassandra M. Hirsch, Mikkael A. Sekeres, Alain Nepveu, and Jaroslaw Maciejewski
  • Organizer: The 59th American Society of Hematology Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular Pathogenesis of Progressive Refractoriness in MLL -Rearranged AML. (2017)
  • Author(s): Shinichi Kotani, Keisuke Kataoka, June Takeda, Hiroo Ueno, Yusuke Shiozawa, Tetsuichi Yoshizato, Ayana Kon, Kenichi Yoshida, Yasuhito Nannya, Akinori Yoda, Yuichi Shiraishi, Satoru Miyano, Akifumi Takaori-Kondo, Hideki Makishima and Seishi Ogawa
  • Organizer: The 59th American Society of Hematology Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] IDH1/2-Mutated Acute Myeloid Leukemia Has Impaired DNA Damage Response and Is Sensitive to Monotherapy with the PARP Inhibitior Olaparib. (2017)
  • Author(s): Remco J Molenaar, Tomas Radivoyevitch, Yasunobu Nagata,Bartlomiej P. Przychodzen, Hideki Makishima, Hetty E. Carraway, Sudipto Mukherjee, Mikkael A. Sekeres, Cornelis van Noorden, and Jaroslaw P. Maciejewski
  • Organizer: The 59th American Society of Hematology Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Non-Random Interactions between Founder and Subclonal Mutations Shape the Clinical and Morphological Features of MDS (2017)
  • Author(s): Yasunobu Nagata, Hideki Makishima, Cassandra M. Hirsch, Mai Aly, Abhinav Goyal, Hassan Awada, Mohammad Fahad B Asad, Teodora Kuzmanovic, Bartlomiej P. Przychodzen et al., Mikkael A. Sekeres, Torsten Haferlach, Seishi Ogawa, and Jaroslaw P. Maciejewski
  • Organizer: The 59th American Society of Hematology Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨髄異形成症候群の分子病態 ー遺伝子変異の経時的な獲得ー (2017)
  • Author(s): 牧島秀樹
  • Organizer: 第15回 日本臨床腫瘍学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] Precision medicine for early detection of clonal evolution in myelodysplastic syndromes (2017)
  • Author(s): Hideki Makishima, Tetsuichi Yoshizato, Kenichi Yoshida, Yasuhito Nannya, Yasunobu Nagata, Yusuke Okuno, Yuichi Shiraishi, Shigeru Chiba, Satoru Miyano, Lee-Yung Shih, Torsten Haferlach, Jaroslaw P. Maciejewski, Seishi Ogawa
  • Organizer: 第76回 日本癌学会学術総会
• [Presentation] MLL/AF9 急性骨髄性白血病における治療不応性に関わる網羅的遺 伝子解析 (2017)
  • Author(s): 小谷 槙一、片岡 圭亮、竹田 淳恵、上野 浩生、塩澤 裕介、吉里 哲一、昆 彩奈、吉田 健一、南谷 泰仁、依田 成玄、高折晃史、小川 誠司、牧島 秀樹
  • Organizer: 第76回 日本癌学会学術総会
• [Presentation] 骨髄異形成症候群におけるゲノム異常の段階的獲得 (2017)
  • Author(s): 牧島秀樹
  • Organizer: 第79回 日本血液学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] MLL/AF9 急性骨髄性白血病における治療不応性に関わる網羅的遺 伝子解析 (2017)
  • Author(s): 小谷 槙一、片岡 圭亮、竹田 淳恵、上野 浩生、塩澤 裕介、吉里 哲一、昆 彩奈、吉田 健一、南谷 泰仁、依田 成玄、高折晃史、小川 誠司、牧島 秀樹
  • Organizer: 第79回 日本血液学会学術集会
• [Presentation] 骨髄異形成症候群（MDS）における、胚細胞および体細胞変異 ー遺伝子変異の経時的な獲得ー (2017)
  • Author(s): 牧島秀樹
  • Organizer: 日本人類遺伝学会総会 第62回大会
  • Invited
• [Presentation] 骨髄異形成症候群（MDS）における ゲノム異常の獲得パターンとその臨床的意義 (2017)
  • Author(s): 牧島秀樹
  • Organizer: 千里ライフサイエンスセミナー L4
  • Invited