Clonal architecture of myeloid malignancies as revealed by single-cell RNA sequencing.

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K19595
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小川 誠司 京都大学, 医学研究科, 教授 (60292900)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Keywords: 骨髄異形成症候群 / 白血病 / クローン進展 / 単一細胞解析 / 腫瘍内多様性

Outline of Annual Research Achievements

骨髄異形成症候群（MDS）や急性骨髄性白血病（AML）をはじめとした造血器腫瘍は難治性であり、いったん治療に反応してもその多くは再発する。治療開発の大きな障害の一つとして、腫瘍の不均一性があげられる。腫瘍は様々な遺伝子異常を有する複数のクローンから成り立っており、これらのクローンは時間経過とともにさらなる遺伝子異常を獲得していき、治療抵抗性クローンが残存・増殖し、腫瘍全体として治療抵抗性となっていく。この難治性のクローンの進展を標的とすることが可能であれば、造血器腫瘍に対する治療における格段の進展が期待される。
近年単一細胞RNAシーケンス技術は格段に進歩し、組織や腫瘍の多様性を解析することが可能となった。しかしながら、腫瘍において重要な遺伝子異常の同定感度は著しく低く、クローン構造の解析は非常に困難である。そこで本研究では単一細胞で同時に遺伝子発現と遺伝子変異を多数の細胞で解析する系の構築を試みた。最初に現状で利用可能な単一細胞RNA解析系の性能評価を行った。多数の細胞を解析可能な系ではRNAの一部の解析のみ行うため、予想通り変異領域の解析は困難であったが、RNAの全長を解析する系においても、変異領域のシーケンス量が十分得られなかった。小さなクローンの解析には多数の細胞の解析が必須であり、RNAの一部を解析する系に変異領域を増幅可能な系の構築を試みた。当初計画していた方法では種々の問題点が明らかになったが、実験系を刷新することで最終的には実用的な感度での同一細胞での変異の同定と遺伝子発現解析に成功した。これらの開発と並行して、微少領域や単一細胞由来培養細胞などでの網羅的変異解析技術の最適化も行った。
これらの解析系はさらなる最適化が必要であるが、腫瘍の多様性解析による治療抵抗性の理解に寄与することが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Molecular pathogenesis of disease progression in MLL-rearranged AML (2019)
  • Author(s): Kotani S, Yoda A, Kon A, Kataoka K, Ochi Y, Shiozawa Y, Hirsch C, Takeda J, Ueno H, Yoshizato T, Yoshida K, Nakagawa MM, Nannya Y, Kakiuchi N, Yamauchi T, Aoki K, Shiraishi Y, Miyano S, Maeda T, Maciejewski JP, Takaori-Kondo A, Ogawa S, Makishima H
  • Journal Title: Leukemia Volume: 33 Pages: 612-624
  • DOI: 10.1038/s41375-018-0253-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Age-related remodelling of oesophageal epithelia by mutated cancer drivers. (2019)
  • Author(s): Yokoyama A, Ogawa S.et.al.,
  • Journal Title: Nature Volume: 565 Pages: 312-317
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0811-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanisms of the clonal evolution of MDS as revealed by single-cell sequencing. (2018)
  • Author(s): Masahiro M Nakagawa, Ryosaku Inagaki, Yasuhito Nannya, Zhao Lanying, June Takeda, Akinori Yoda, Ayana Kon, Tetsuichi Yoshizato, Hideki Makishima, and Seishi Ogawa
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Development of a single-cell sequencing platform enabling simultaneous detection of both gene mutation and expression (2018)
  • Author(s): Ryosaku Inagaki, Masahiro M Nakagawa, Yasuhito Nannya, Keisuke Kataoka, Tetsuichi Yoshizato, Hideki Makishima, Kenichi Yoshida, Seishi Ogawa
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Mechanisms of the clonal evolution of MDS as revealed by single-cell sequencing. (2018)
  • Author(s): Masahiro M Nakagawa, Ryosaku Inagaki, Yasuhito Nannya, Zhao Lanying, June Takeda, Akinori Yoda, Ayana Kon, Tetsuichi Yoshizato, Hisashi Tsurumi, Hideki Makishima, and Seishi Ogawa
  • Organizer: 第80回日本血液学会学術総会
• [Presentation] Development of a single-cell sequencing platform enabling detection of both mutation and expression (2018)
  • Author(s): Masahiro M Nakagawa, Ryosaku Inagaki, Yasuhito Nannya, Zhao Lanying, June Takeda, Akinori Yoda, Ayana Kon, Tetsuichi Yoshizato, Hisashi Tsurumi, Hideki Makishima, and Seishi Ogawa
  • Organizer: 第80回日本血液学会学術総会
• [Presentation] Analysis of clonal evolution/heterogeneity of MDS by simultaneous detection of both mutation and gene expression by single cell sequencing (2018)
  • Author(s): Masahiro Marshall Nakagawa, Ryosaku Inagaki, Yasuhito Nannya, Lanying Zhao, Yutaka Kuroda, June Takeda, Xingxing Qi, Akinori Yoda, Ayana Kon, Hisashi Tsurumi, Hideki Makishima, Shuichi Matsuda and Seishi Ogawa
  • Organizer: 60th ASH Annual Meeting
  • Int'l Joint Research