2018 Fiscal Year Research-status Report
結節性硬化症遺伝子変異が惹起する代謝変動とエピゲノム制御異常の解明
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17K08670
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
小林 敏之 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (40260070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高 ひかり 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60338374)
三浦 芳樹 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (90279240)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 結節性硬化症 / Tsc1/2 / エピゲノム修飾 / mTORC1 / Bcat1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、結節性硬化症(TSC)の原因遺伝子(Tsc1、Tsc2)欠損腫瘍細胞とES細胞を用い、これまで用いられているmTORC1阻害による治療の改良、さらに新たな治療オプションを開発することを目的とする。
これまで、Tsc2欠損ラットES細胞において、野生型細胞に比して、ヒストンH3リジン4トリメチル化(H3K4me3)が低下することを見出しており、それがmTORC1の活性阻害により回復することを見出していた。一方、今回長期的にラパマイシン処理を行ったTsc2欠損腎腫瘍細胞株におけるエピゲノム修飾の様子を調べたところ、予想に反し、非処理細胞に比べてH3K4me3およびH3K9me3の低下する傾向を認めた。現在、それぞれの細胞システムにおいて、当該メチル化・脱メチル化を司る酵素の発現を調べている。各細胞でのmTORC1とヒストン修飾の関連の違いが、細胞種・分化に関わるものであるか、また病態発生に関わるものであるか、今後腫瘍組織などでの動態分析を行って明らかにしたい。
一方、これまで分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素(Bcat1)の遺伝子発現がmTORC1の阻害やTsc遺伝子発現再導入により抑制されることを見出していた。本研究では、Bcat1の発現を人為的に増減させたTsc1欠損細胞株を用い、免疫不全マウスへの移植実験により、in vivoの腫瘍増生におけるBcat1の役割について調べを進めた。しかしながら、腫瘍形成能が比較的弱い腫瘍細胞株であるため、現在まで結論付けるにいたっておらず、新たな代替細胞システムにより継続して分析を進めている。Bcat1の働きによるBCAAとαケトグルタル酸の代謝と上記エピゲノム修飾についても今後調べたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Bcat1に関する腫瘍細胞の移植実験において、予定していたような十分な腫瘍形成が観察されず、新たな腫瘍細胞株での解析が必要となったことから遅れが生じたことは否めない。しかしながら、新システムの樹立が進んでいることから、研究の進展を図ることは可能である。ES細胞の分化における分析についても充分な分析が進んだものとは言えない。一方、ヒストン修飾についてはmTORC1の下流におけるヒストンメチル化の制御の重要性が判明してきており、進展があったと判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、既にTsc2欠損腫瘍細胞株を用いてBcat1ノックダウン細胞、強制発現細胞の樹立を進めており、それらの細胞株を用いて移植実験を行い、in vivoにおける腫瘍増生とBcat1の機能の関連を明らかにする。また、質量分析を用いた代謝分析においては、安定同位体標識グルタミン等を用い、フラックス解析を行ってBCAAやαケトグルタル酸の動態を明らかにし、mTORC1やTsc1/2の機能との関連を明らかにすると共に、ヒストン修飾の様子との相関を調べる。また、遺伝子発現分析やノックダウンなどにより、Tsc1/2-mTORC1の下流においてヒストン修飾の変化を司る酵素を特定すると共に、腫瘍発生における意義を、腫瘍移植系などにおけるメチル化・脱メチル化阻害薬投与の実験系を活用して明らかにする。可能であれば、倫理審査を経た後、ヒトTSC患者の病変部等における、Bcat1、ヒストン修飾関連経路の動態を免疫染色により調べ、病態発生との関わりをより直接的に調べたいと考えている。それらの知見を元に、新規治療オプションの標的となる候補の経路・分子の候補を提示する。
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| Causes of Carryover |
細胞移植による腫瘍形成実験の遅れにより、その解析に使用する予定だった試薬等の消耗品費が未使用となった。現在新たな代替システムを構築しており、速やかに使用する予定である。それ以外残りの資金については、予定通り最終年度にて使用する。
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