2018 Fiscal Year Research-status Report
ショウジョウバエの新規白血病モデルの癌化と自然免疫系による癌抑制のメカニズム解明
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17K07500
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井上 喜博 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 准教授 (90201938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 政光 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (00182460)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / 自然免疫 / 抗菌ペプチド / 腫瘍 / アポトーシス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脊椎動物の造血組織である骨髄は硬い骨の内部に存在するため、発生生物学的なアプローチがやりにくい。このため血液を作る細胞の増殖、分化にはいまだ不明な点も残されている。一方、ショウジュバエ幼虫の造血組織はソフトな組織であり、シンプルな構造をしている。このため、内部でおこなわれる細胞の増殖、分化を観察しやすいという利点がある。両者の制御機構やそこで働く遺伝子群には相同なものが多い。ショウジュバエのmxc突然変異体では、 造血組織内の未分化血球細胞が過剰増殖し、他の組織に浸潤することをみいだしている。この遺伝子はヒトにも保存されており、Ataxiaの責任遺伝子と推定されている。mxc変異体はヒト急性白血病のモデルになりうる。本研究では、最初にmxc変異体における未分化血球細胞が癌化する機構を調べた。その結果、この疾患モデルでは、ヒストン遺伝子mRNAの質的変化、量的変化（減少）により癌関連遺伝子群などの発現変化があることが明らかになった。従って、これらの変化が血球細胞の分化抑制、過増殖、悪性形質の原因と考えている。この癌化変異体では自然免疫経路が活性化し、その標的である AMPペプチドが強く発現されていることがわかった。そこで次に、癌細胞により自然免疫経路が活性化されることを細胞遺伝学的解析により示した。さらにAMPペプチドが癌抑制する効果があることを明らかにし、その抑制メカニズムも検討している。獲得免疫系がない昆虫でも癌細胞に応答して免疫系が活性化されている可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
正常なヒストン遺伝子のmRNAには３'末端にポリ(A)鎖がないが、同変異体ではポリ(A)鎖が付いたmRNAが作られていた。mRNA量もコントロールに比べて減少していた。実際にクロマチン構造が弱くなっていることを示唆する遺伝学的結果も得られた。RNA-seq法によりこの変異体では癌関連遺伝子群などの発現変化があることを明らかにしている。従って、それらの変化が血球細胞の分化抑制、過増殖、悪性形質の原因ではないかと考えている。次に、RNA-seq法および遺伝学的解析の結果、この変異体では自然免疫経路が活性化し、その標的である AMPペプチドが誘導されていることがわかった。変異体内でさらに大量のAMPを強制発現させると腫瘍化組織にはアポトーシスが誘導された。同変異体の中で癌化していない組織にはアポトーシスは検出されなかった。ショウジョウバエのAMPsには癌細胞特異的に作用し、これを抑制する効果があることがわかった。そこでAMPが癌細胞にどのように作用するのか検討した。AMPの一種であるDiptericinペプチドは顕微鏡下で検出可能なサイズにまで重合し、それらが腫瘍化した造血組織上に局在していた。また、別のAMPであるDrosomycin, Defensin はマクロファージ様のplasma細胞に取り込まれ、その細胞が腫瘍化した組織上に局在していた。さらにmxc変異体幼虫の血球細胞には、活性酸素種がコントロールに比べて大量に蓄積されていた。これが血球細胞による腫瘍組織の認識、攻撃（AMPの放出によるアポトーシス誘導）をする際のシグナルとなっている可能性があるので、これを証明する実験をおこなっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
R元年度は、mxc変異体の癌化した造血組織にどのようにしてマクロファージ様プラズマ細胞がリクルートされるかというメカニズムについて検討する。mxc変異体のプラズマ細胞では、コントロールに比べて活性酸素種が大量に蓄積されている。このことが癌化抑制と関連するのか調べる。このため抗酸化材の投与により、癌化表現型が亢進しないか、成熟血球細胞特異的に活性酸素種の産生、そのシグナルに応答する遺伝子を低下させることにより癌化表現型が変化しないか、検討する。またプラズマ細胞を介さずに直接腫瘍上に局在しているAMPもある。これに関してはAMPの重合体が観察できる。この構造は微細すぎて通常の蛍光顕微鏡では詳細がわからないので、超解像度顕微鏡を用いてそれらの構造を観察し、このAMPによる腫瘍抑制効果を明らかにする。
さらにmxc変異体では自然免疫系が活性化し、その標的であるAMPが誘導されてる。それらのペプチドには腫瘍を抑制する効果があることを示した。癌化組織にアポトーシスが誘導されていること、AMPのさらなる強制発現によりアポトーシスが増強されることを示した。AMPによる腫瘍細胞の抑制効果はアポトーシスの誘導であると考えているが、別の可能性として細胞周期の進行を抑制する可能性も否定できない。この点を細胞周期のM期マーカーである抗リン酸化ヒストンH3抗体を用いた免疫染色により検討する。
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| Causes of Carryover |
当該年度の研究に必要な試薬などは関連する学内研究経費で購入した試薬類を併用することができたため、H３０年度の使用予定額はすべてR元年度内に使用す る予定である。
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[Journal Article] Anti-tumor effects of antimicrobial peptides, targets of the innate immune system, against hematopoietic tumors in Drosophila mxc mutants2019
Author(s)
Araki, M., Kurihara, M., Kinoshita, S., Awane, R., Sato, T., Ohkawa, Y., Inoue, Y. H.
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Journal Title
DIS MODEL MECH
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sesamin suppresses aging phenotypes in adult muscular and nervous systems and intestines in a Drosophila senescence-accelerated model2019
Author(s)
Le T D, Nakahara Y, Ueda M, Okumura K, Hirai J, Sato Y, Takemoto D, Tomimori N, Ono Y, Nakai M, Shibata H, and Inoue Y H
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Journal Title
Eur Rev Med Phamacol Sci
Volume: 23
Pages: 1826-1839.
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Novel roles of Drosophila FUS and Aub responsible for piRNA biogenesis in neuronal disorders.2019
Author(s)
Tsuji Wakisaka, K., Tanaka, R., Hirashima, T., Muraoka, Y., Azuma, Y., Yoshida, H., Tokuda, T., Asada, S., Suda, K., Ichiyanagi, K., Ohno, S., Itoh, M. and Yamaguchi, M.
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Journal Title
Brain Res.
Volume: 1708
Pages: 207-219
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Neuron-specific knockdown of Drosophila PDHB induces reduction of lifespan, deficient locomotive ability, abnormal morphology of motor neuron terminals and photoreceptor axon targeting.2018
Author(s)
Dung, V. M., Suong, D. N. A., Okamaoto, Y., Hiramatsu, Y., Thao, D. T. P., Yoshida, H., Takashima, H., and Yamaguchi, M.
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Journal Title
Exp. Cell Res.
Volume: 366
Pages: 92-102
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Novel Drosophila model for mitochondrial diseases by targeting of a solute carrier protein SLC25A46.2018
Author(s)
Suda, K., Ueoka, I., Azuma, Y., Muraoka, Y., Yoshida, H. and Yamaguchi, M.
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Journal Title
Brain Res.
Volume: 1689
Pages: 30-44
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Loss-of-function mutation in Hippo suppressed enlargement of lysosomes and neurodegeneration caused by dFIG4 knockdown.2018
Author(s)
Kushimura, Y., Azuma, Y., Mizuta, I., Muraoka, Y., Kyotani, A., Yoshida, H., Tokuda, T., Mizuno, T., and Yamaguchi, M.
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Journal Title
Neuroreport
Volume: 29
Pages: 856-862
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] NPM-hMLF1 fusion protein suppresses defects of a Drosophila FTLD model expressing the human FUS gene.2018
Author(s)
Yamamoto, I., Azuma, Y., Kushimura, Y., Yoshida, H., Mizuta, I., Mizuno, T., Ueyama, M., Nagai, Y., Tokuda, T. and Yamaguchi, M.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 8
Pages: 11291
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hippo, Drosophila MST, is a novel modifier of motor neuron degeneration induced by knockdown of Caz, Drosophila FUS.2018
Author(s)
Azuma, Y., Tokuda, T., Kushimura, Y., Yamamoto, I., Mizuta, I., Mizuno, T., Nakagawa, M., Ueyama, M., Nagai, Y., Iwasaki, Y., Yoshida, M., Pan, D., Yoshida, H. and Yamaguchi, M.
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Journal Title
Exp. Cell Res.
Volume: 371
Pages: 311-321
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Genetic screening of genes interacting with Drosophila FIG4 identified a novel link between CMT-causing gene and long noncoding RNAs.2018
Author(s)
Muraoka, Y., Nakamura, A., Tanaka, R., Suda, K., Azuma, Y., Kushimura, Y., Lo Piccolo, L., Yoshida, H., Mizuta, I., Tokuda, T., Mizuno, T., Nakagawa, M. and Yamaguchi, M.
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Journal Title
Exp. Neurol.
Volume: 310
Pages: 1-13
DOI
Peer Reviewed
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