Investigations of pathophysiology of malignant tumors in animals using next generation sequencing

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H03921
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 辻本 元 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (60163804)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡邊 学 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (70376606) ; 富安 博隆 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (70776111)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 分子病理学 / RNAシーケンシング / エキソーム解析 / 腫瘍 / バイオインフォマティクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では獣医臨床において重要性の高い犬の悪性腫瘍を対象とし、次世代シーケンサーによる網羅的な遺伝子発現プロファイルおよびゲノム異常をバイオインフォマティクスを用いて解析し、その解析結果をもとに作成した遺伝子発現・変異パネルによる腫瘍の各サブタイプごとの適切な治療法選択と正確な予後予測を可能とすることを目指している。
本年度は特に犬の組織球性肉腫に焦点を絞りエキソーム解析によってそのゲノム異常を網羅的に解析した。各症例からそれぞれ３－６遺伝子の変異が体細胞変異として同定され、TP53、PDGFRB、N4BP2、SH3KBP1などをコードする遺伝子における変異を含んでいた。これらの遺伝子は、人医学領域を含めて過去に腫瘍との関連が示唆されており、これらの症例において組織球性肉腫の発生や病態に関与していることが予想された。さらにこれらの遺伝子はPI3K-Akt/MAPK/p53経路に関わる遺伝子群であり、これらの経路の破綻が本腫瘍の発生・病態に重要な役割をもつことが示唆された。
さらに、これらの遺伝子のうちTP53をコードする遺伝子における変異に関しては犬の組織球性肉腫の38%で共通する挿入変異を見出した。この変異によって正常な機能を持つTP53の発現が失われることも明らかとなり、さらにはこの変異を持つ腫瘍細胞の割合が同一症例の腫瘍組織内でも採取した部位によって大きく異なることから、犬の組織球性肉腫は腫瘍内不均一性を有する疾患であることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

上記のように本年度は犬の組織球性肉腫に焦点を絞り主にエキソーム解析のデータ解析を行った。その結果は解析を行う症例数をさらに増やした上で学術論文として発表する予定としているが、特にTP53をコードする遺伝子に関しては、共通する挿入変異が存在することを学術論文として報告しており、さらにはその変異によってTP53の正常な機能が失われること、及び腫瘍内不均一性が認められることもそれぞれ学術論文として投稿済みである。これらの成果から鑑みておおむね順調に進展していると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

来年度も引き続き犬の悪性腫瘍組織における分子異常の網羅的探索を実施する予定である。
まずは、本年度に中心的に行っていた犬の組織球性肉腫を対象としたエキソーム解析に関してさらに多くの症例を用いた解析に発展させるとともにRNAシーケンシングにも着手する。
また、本年度収集を行っていたリンパ腫および肥満細胞腫の腫瘍組織サンプルに関しても、収集を継続するとともにエキソーム解析およびRNAシーケンシングを実施する。
これらのデータに関してバイオインフォマティクスを用いた解析を行うことにより、各腫瘍間および腫瘍内で認められた遺伝子発現プロファイルや遺伝子異常の違いに関して生物学的意義を探索するとともに、各症例の臨床情報と統合することで各腫瘍性疾患の分子病理学的な細分類の可能性を見いだす。またそれぞれの腫瘍の細分類に有用と考えられる遺伝子発現パネルおよび遺伝子変異パネルを探索する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of California, Davis(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of California, Davis
• [Journal Article] Prognostic significance of hypermethylation of death-associated protein kinase (DAPK) gene CpG island in dogs with high-grade B-cell lymphoma (2018)
  • Author(s): Sato, M., Mochizuki, H., Goto-Koshino, Y., Fujiwara-Igarashi, A., Takahashi, M., Ohno, K. and Tsujimoto, H.
  • Journal Title: Veterinary and Comparative Oncology Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1111/vco.12395
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pathological features of intestinal T‐cell lymphoma in Shiba dogs in Japan (2018)
  • Author(s): Matsumoto I., Uchida, K., Nakashima, K., Goto-Koshino, Y., Chambers, J., Tsujimoto, H. and Nakayama, H.
  • Journal Title: Veterinary and Comparative Oncology Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1111/vco.12396
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of monoclonality in intestinal lymphoma with polymerase chain reaction for antigen receptor gene rearrangement analysis to differentiate from enteritis in dogs (2017)
  • Author(s): Ohmura, S., Leipig, M., Schopper, I., Hergt, F., Weber, K., Rutgen, B.C., Tsujimoto, H., Hermanns, W. and Hirschberger, J.
  • Journal Title: Veterinary and Comparative Oncology Volume: 15 Pages: 194～207
  • DOI: 10.1111/vco.12151
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Melting curve analysis in canine lymphoma by calculating maximum fluorescence decrease (2017)
  • Author(s): Schopper, I., Ohmura, S., Rutgen, B., Tsujimoto, H., Weber, K. and Hirschberger, J.
  • Journal Title: Veterinary and Comparative Oncology Volume: 15 Pages: 563～575
  • DOI: 10.1111/vco.12200
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Characterization of a novel canine T-cell line established from a dog with cutaneous T-cell lymphoma (2017)
  • Author(s): Hara, K., Iio, A., Asahina, R., Takahashi, M., Mori, T., Nishida, H., Kamishina, H., Sakai, H., Kitoh, K., Mizuno, T., Tsujimoto, H. and Maeda, S.
  • Journal Title: Journal of Dermatological Science Volume: 88 Pages: 254～256
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2017.06.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Significance of clonal rearrangements of lymphocyte antigen receptor genes on the prognosis of chronic enteropathy in 22 Shiba dogs (2017)
  • Author(s): Ohmi, A., Ohno, K., Uchida, K., Goto-Koshino, Y., Tomiyasu, H., Kanemoto, H., Fikushima, K. and Tsujimoto, H.
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 79 Pages: 1578～1584
  • DOI: 10.1292/jvms.16-0626
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comprehensive analysis of gene expression profiles reveals novel candidates of chemotherapy resistant factors in canine lymphoma (2017)
  • Author(s): Suenaga, M., Tomiyasu, H., Watanabe, M., Ogawa, K., Motegi, T., Goto-Koshino, Y., Ohno, K., Sugano, S., Skorupski, K.A. and Tsujimoto, H.
  • Journal Title: The Veterinary Journal Volume: 228 Pages: 18～21
  • DOI: 10.1016/j.tvjl.2017.10.002
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] IgA Antibodies Against Gliadin and Tissue Transglutaminase in Dogs With Chronic Enteritis and Intestinal T-Cell Lymphoma (2017)
  • Author(s): Matsumoto, I., Uchida, K., Nakashima, K., Hiyoshi, S., Chambers, J.K., Tsujimoto, H. and Nakayama, H.
  • Journal Title: Veterinary Pathology Volume: 55 Pages: 98～107
  • DOI: 10.1177/0300985817690212
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A 2-base insertion in exon 5 is a common mutation of the <i>TP53</i> gene in dogs with histiocytic sarcoma (2017)
  • Author(s): Asada, H., Tsuboi, M., Chambers, J.K., Uchida K., Tomiyasu, H., Goto-Koshino, Y., Ohno, K. and Tsujimoto, H.
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 79 Pages: 1721～1726
  • DOI: 10.1292/jvms.17-0197
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] イヌDLBCLにおけるゲノムワイドDNAメチル化パターンと予後との関連 (2018)
  • Author(s): 久本真也、山崎淳平、茂木朋貴、富安博隆、後藤（越野）裕子、辻本元、稲葉睦
  • Organizer: 第14回日本獣医内科学アカデミー学術大会
• [Presentation] ジャックラッセルテリアにおける消化管腺癌の臨床的特徴と予後 (2018)
  • Author(s): 大参亜紀、大野耕一、横山望、中川泰輔、富安博隆、チェンバーズ・ジェームズ、内田和幸、辻本元
  • Organizer: 第14回日本獣医内科学アカデミー学術大会
• [Presentation] 消化管T細胞性リンパ腫の犬種特異性に関する検討 (2017)
  • Author(s): 松本功、内田和幸、中島亘、後藤裕子、チェンバーズ・ジェームズ、大参亜紀、福島建次郎、大野耕一、辻本元、中山裕之
  • Organizer: 第160回日本獣医学会学術集会
• [Presentation] 次世代型シークエンサーを用いたイヌ腫瘍症例の臨床がんゲノム解析 (2017)
  • Author(s): 渡邊学、田坂徹悟、坪井誠也、田中由衣子、湯祥彦、藤原亜紀、長谷川大輔、遠藤能史、中川貴之、内田和幸、中山裕之、辻本元、西村亮平、菅野純夫
  • Organizer: 第160回日本獣医学会学術集会
• [Presentation] A 2-Base Insertion Mutation of TP53 Gene and its Intratumor Heterogeneity in Canine Histiocytic Sarcoma (2017)
  • Author(s): Asada Hajime, Ichii Osamu, Tomiyasu Hirotaka, Tsuboi Masaya, Uchida Kazuyuki, Goto-Koshino Yuko, Ohno Koichi, Kon Yasuhiro, Tsujimoto Hajime
  • Organizer: Veterinary Cancer Society Annual Conference 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Gene Expression Scoring System to Predict Chemotherapy Resistance Using Novel Drug Resistance Factors in Canine Lymphoma (2017)
  • Author(s): Ogawa Kotoko, Tomiyasu Hirotaka, Suenaga Miyu, Watanabe Manabu, Sugano Sumio, Motegi Tomoki, Takeuchi Yoshinori, Omi Aki, Goto-Koshino Yuko, Ohno Koichi, Skorupski Katherine, Tsujimoto Hajime
  • Organizer: Veterinary Cancer Society Annual Conference 2017
  • Int'l Joint Research