2019 Fiscal Year Annual Research Report
軟骨腫瘍形成過程における変異IDHの時空間的作用の全貌解明
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18H02929
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
戸口田 淳也 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (40273502)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉富 啓之 京都大学, 医学研究科, 准教授 (50402920)
金 永輝 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (90620344)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 軟骨肉腫 / IDH遺伝子 / iPS細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトiPS細胞を用いて軟骨形成腫瘍のドライバー変異である変異IDH遺伝子の腫瘍形成における役割の解明を目指した。前年度までの研究により、AAVS1遺伝子座に導入した変異IDH1を長期間安定してドキシサイクリンにより誘導できるiPS細胞の樹立に成功した。そして、この細胞から中胚葉を経由した分化誘導法により間葉系間質細胞(Mesenchymal stromal cell、MSC)を誘導し(IDH1-iMSC)、変異IDH1遺伝子の発現を誘導した状態で長期培養を行うことが可能となった。更に付加的遺伝子変異としてCRISPR/Cas9システムを用いて、iPS-IDH1のp16遺伝子の両アレルに機能消失型変異を導入した細胞を作製し、同様にiMSCへと分化誘導を行った(IDH-iMSC-p16KO)。これらの細胞に関して増殖能を解析したところIDH1-iMSCに変異IDＨを誘導すると、SA-beta-gal陽性細胞が増加し増殖が抑制され、やがて停止に至ることが判明した。更にこの老化誘導が低酸素培養を行うことで回避されることを見出し、変異IDH1を誘導することで活性酸素種(Reactive Oxygen Species、ROS)の産生が増加し、それに伴いDNA損傷も増加していることが判明し、変異IDHによってOncogene-Induced Senescence (OIS)が誘導されることを初めて明らかした。一方IDH1-iMSC-p16KOは、経過に伴い老化細胞は減少し、細胞は増殖しつづけることが判明した。以上の結果は、軟骨肉腫の発生過程を考慮する上で、骨髄内という低酸素状態でIDHの変異が発生した場合、細胞はOISを回避し増殖し、更にp16遺伝子の変異が負荷されることで、通常酸素状態でも増殖が可能となり、骨髄外に進展する軟骨肉腫となるという仮説を支持するものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
課題であったサイレンシングの問題を克服できたことにより、変異IDHの長期間にわたる作用の解析が可能となり、その結果、変異IDHによるoncogene-induced senescenceの現象を明らかにすることができたことは大きな成果であると考える。一方、in vivoにおける造腫瘍性の確認にはまだ至っておらず、更なる付加的変異の必要性を示唆する結果と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の点に関して、研究を進める。
１）変異IDHによるoncogene-induced senescenceの分子機構を詳細に解析し、低酸素による老化回避との関係を明らかにする。またIDH-iMSC-p16KOを用いて同様の実験を行い、細胞老化誘導におけるp16遺伝子欠損の影響を解析し、臨床検体で観察されるp16遺伝子欠失の意義を解明する。
２）IDH-iMSCを長期培養し、経時的に2-HG及びその他のメタボライトの抽出解析、RNA-seqによる網羅的遺伝子発現解析、Infiniumアッセイ等による網羅的DNAメチル化解析及びChIPアッセイによる網羅的ヒストン修飾解析を行い、IDH変異の時間的作用を解析する。同時に上記の各解析時点における骨、軟骨及び脂肪への分化能を評価し、ゲノムあるいはエピゲノム解析のデータとの相関を解析する。
３）IDH-iMSC-p16KOの造腫瘍の解析を進める。必要な場合は、第3の変異としてp53遺伝子の変異を導入する。
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[Journal Article] Clinical features and treatment outcome of desmoid-type fibromatosis: based on a bone and soft tissue tumor registry in Japan2019
Author(s)
Nishida Y, Kawai A, Toguchida J, Ogose A, Ae K, Kunisada T, Matsumoto Y, Matsunobu T, Takahashi K, Nishida K, Ozaki T
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Journal Title
Int J Clin Oncol
Volume: 24
Pages: 1498-1505
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] In vitro bone-like nodules generated from patient-derived iPSCs recapitulate pathological bone phenotypes2019
Author(s)
Kawai S, Yoshitomi H, Sunaga J, Alev C, Nagata S, Nishio M, Hada M, Koyama Y, Uemura M, Sekiguchi K, Maekawa H, Ikeya M, Tamaki S, Jin Y, Harada Y, Fukiage K, Adachi T, Matsuda S, Toguchida J
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Journal Title
Nat Biomed Eng
Volume: 3
Pages: 558-570
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cell-type dependent enhancer binding of the EWS/ATF1 fusion gene in clear cell sarcomas2019
Author(s)
Komura S, Ito K, Ohta S, Ukai T, Kabata M, Itakura F, Semi K, Matsuda Y, Hashimoto K, Shibata H, Sone M, Jo N, Sekiguchi K, Ohno T, Akiyama H, Shimizu K, Woltjen K, Ozawa M, Toguchida J, Yamamoto T, Yamada Y
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 10
Pages: 3999
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Bi-allelic loss of function variants of TBX6 causes a spectrum of malformation of spine and rib including congenital scoliosis and spondylocostal dysostosis2019
Author(s)
Otomo N, Takeda K, Kawai S, Kou I, Guo L, Osawa M, Alev C, Kawakami N, Miyake N, Matsumoto N, Yasuhiko Y, Kotani T, Suzuki T, Uno K, Sudo H, Inami S, Taneichi H, Shigematsu H, Watanabe K, Yonezawa I, Sugawara R, Taniguchi Y, Minami S, Kaneko K, Nakamura M, Matsumoto M, Toguchida J, Watanabe K, Ikegawa S
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Journal Title
J Med Genet
Volume: 56
Pages: 622-628
DOI
Peer Reviewed
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