ゲノムワイドスクリーニングによる新規老化形質制御分子の同定と機能解析

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H06148
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 城村 由和 東京大学, 医科学研究所, 助教 (40616322)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 老化 / がん / ゲノムワイド / 代謝

Outline of Annual Research Achievements

細胞老化は、恒久的増殖停止や生理活性因子の分泌を特徴とする細胞表現で、抗腫瘍機構として作用する一方、最近になって個体老化の重要な要因の一つである事も示された。しかし、細胞老化の誘導や老化形質の制御に関するメカニズムは不明な点が多い。申請者は、細胞周期G2期におけるp53の活性化が細胞老化誘導に必要かつ十分であることを見出した。本研究では、申請者の発見をもとにDNA損傷応答非依存的な老化細胞の安定的な培養法を確立し、老化細胞の形質に特化したゲノムワイドな発現プロファイリング・機能スクリーニングにより、新規老化制御分子を同定する。
１. RNA-seqによるゲノムワイドな遺伝子発現プロファイリング
前年度に同定した老化細胞で発現変動する遺伝子群の中で、これまでに報告のない興味深い複数の遺伝子に関して、qPCR法とウエスタンブロット法により,RNA-seqの結果の確認を行った。その結果、ほとんどの遺伝子がRNA-seqで得られた結果と同様の変化を示すことが確認できた。また、様々な老化誘導条件でも同じような変動示すことも明らかになった。さらに、それら遺伝子の一部については、発現抑制・過剰発現細胞株、およびノックアウトマウスの樹立を行った。
2.RNAi・CRISPRスクリーニングによる老化細胞の形質維持に関わる因子の同定
老化細胞の生存に特異的に関わる遺伝子群を単離するスクリーニング系を樹立し、ファンクショナルスクリーニングを行った。その結果、特定の代謝関連酵素をコードする遺伝子が老化細胞の生存に必須であることを見出した。また、重要な老化形質である細胞老化分泌現象SASPに関わる遺伝子群を単離するためのモデルとなる細胞株を樹立した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の予定通り、RNA-seqによる網羅的遺伝子解析により、これまでに報告がない、老化細胞で変動する遺伝子群の同定に成功し、それら遺伝子の一部については、発現抑制・過剰発現細胞株、およびノックアウトマウスの樹立に成功している。また、RNAi・CRISPRスクリーニングによる老化細胞の形質維持に関わる因子の同定では、老化細胞の生存に必須である代謝酵素をコードする遺伝子を単離しており、順調に進んでいると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

１. RNA-seqによるゲノムワイドな遺伝子発現プロファイリング
RNA-seqで同定した遺伝子群の中で、興味深い遺伝子群について、引き続き、発現抑制・過剰発現細胞株、およびノックアウトマウスの樹立を進める。樹立が済んだ遺伝子に関しては、さまざまな老化形質に与える影響を検討するとともに、その分子メカニズムについての解析を進める。さらに、遺伝子改変マウスを用いて、個体老化における役割についても併せて解析を進める。
2.RNAi・CRISPRスクリーニングによる老化細胞の形質維持に関わる因子の同定
これまでの解析により、代謝関連酵素が老化細胞の生存に必須の役割を明らかにしている。この酵素に関して、様々な老化誘導系において、同様に老化細胞の生存に必須であるか検討するとともに、その分子基盤を明らかにする。また、この酵素の阻害剤を老齢マウスに投与することで、個体老化における役割についても併せて解析を進める。また、重要な老化形質である細胞老化分泌現象SASPに関わる遺伝子群をスクリーニングし、重要な遺伝子の同定・分子機構を明らかにするとともに、個体老化における解析を進める。

Research Products

• [Journal Article] The G2 checkpoint inhibitor CBP-93872 increases the sensitivity of colorectal and pancreatic cancer cells to chemotherapy (2017)
  • Author(s): Iwata T, Uchino T, Koyama A, Johmura Y, Koyama K, Saito T, Ishiguro S, Arikawa T, Komatsu S, Miyachi M, Sano T, Nakanishi M, Shimada M.
  • Journal Title: Plos one Volume: 12 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0178221.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Book] 実験医学 (2017)
  • Author(s): 城村由和、中西真
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 羊土社
  • ISBN: 978-4-7581-0167-7