難治性消化器がんのm6Aエピトランスクリプトームの標的化と臨床応用

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K16355
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 浅井 歩 大阪大学, 医学部附属病院, 特任研究員(常勤) (40783262)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: エピトランスクリプトーム / 先端計測 / バイオマーカー

Outline of Annual Research Achievements

エピトランスクリプトーム（RNAの修飾）解析はエピゲノム（DNAの修飾）とは異なり、末梢血のエクソゾーム中のマイクロRNAから直接情報を得ることができる。私たちを含む内外の研究成果により、RNAの修飾は80％がメチル化アデノシン（m6A）であり、m6Aが細胞の蛋白の発現を介してがんの悪性化・治療抵抗性をはじめとする様々な生物学的な機能を制御していることが明らかとなった。マイクロRNAのメチル化情報をデータベース化することは、疾患のコンパニオン診断として重要である。本計画では、手術切除標本とリキッドバイオプシー（膵がん、胆道がん年間各20症例）に私たちの新技術で簡便にm6Aを計測する方法を確立し、膵がん、胆道がんの手術材料と末梢血のマイクロRNAのメチル化を比較検討し、創薬と診断を融合させるデータベースを構築した。RNA修飾に基づくがんの悪性度診断と新たな治療標的の開発に貢献した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

①m6A計測法の確立：m6A計測法は大阪大学の基本技術として確立した質量分析法と、トンネル電流シークエンス法により実施した。すなわち、アビジン・ビオチン系を用いて標的分子以外の核酸を捕捉後に感度以下まで洗浄・除去し、標的のみを精製、MS法として標的となるRNAの内部配列を質量分析法MALDI/TOFMASSのIn Source Decayで計測し、m6Aを読んだ。また並行したTS法として、一分子レベルのシグナルを計測した。
②対象となる材料間の比較：膵がんと胆道がんのそれぞれ20症例から手術で切除した腫瘍から抽出したmRNAとマイクロRNAのメチル化を検討した。また、同じ患者から末梢血3mLから血清エクソゾームを分離してマイクロRNAを抽出し計測した。解析にあたっての倫理申請と承認はすでに得られた。

Strategy for Future Research Activity

m6Aの疾患データ解析：機械学習（深層学習、AI）、統計解析を経てデータを格納する。従来のDNAシークエンサーが200リード以上の重複を必要とすることに比べて10以下の重複度で99.9%の識別精度を達成できており、本研究で生データを格納することにより臨床材料においても根本的に異なる高いスループットが期待される。公的バンクに登録し、データ共有を進める。m6Aエピトランスクリプトームの標的化を進め臨床応用による社会実装を促進していく。

Research Products

• [Journal Article] Direct Analysis of Incorporation of an Anticancer Drug into DNA at Single-Molecule Resolution (2019)
  • Author(s): Ohshiro Takahito、Komoto Yuuki、Konno Masamitsu、Koseki Jun、Asai Ayumu、Ishii Hideshi、
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 3886
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40504-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mitochondrial pyruvate carrier 1 expression controls cancer epithelial‐mesenchymal transition and radioresistance (2019)
  • Author(s): Takaoka Yuji、Konno Masamitsu、Koseki Jun、Colvin Hugh、Asai Ayumu、Tamari Keisuke、Satoh Taroh、Mori Masaki、Doki Yuichiro、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 110 Pages: 1331～1339
  • DOI: 10.1111/cas.13980
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Association of iron metabolic enzyme hepcidin expression levels with the prognosis of patients with pancreatic cancer (2018)
  • Author(s): Toshiyama Reishi、Konno Masamitsu、Eguchi Hidetoshi、Asai Ayumu、Noda Takehiro、Koseki Jun、Asukai Kei、Ohashi Tomofumi、Matsushita Katsunori、Iwagami Yoshifumi、Yamada Daisaku、Asaoka Tadafumi、Wada Hiroshi、Kawamoto Koichi、Gotoh Kunihito、Kudo Toshihiro、Satoh Taroh、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Oncology Letters Volume: 15 Pages: 8125～8133
  • DOI: 10.3892/ol.2018.8357
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Poly(ethylene glycol)ーpoly(lysine) block copolymerーubenimex conjugate targets aminopeptidase N and exerts an antitumor effect in hepatocellular carcinoma stem cells (2018)
  • Author(s): Toshiyama, R., Konno, M., Eguchi, H., Takemoto, H., Noda, T., Asai, A., Koseki, J., Haraguchi, N., Ueda, Y. Matsushita, K., Asukai, K., Ohashi, T., Iwagami, Y., Yamada, D., Sakai, D., Asaoka, T., Kudo, T., Kawamoto, K., Gotoh, K., Kobayashi, S., Satoh, T., Doki, Y., Nishiyama, N., Mori, M., Ishii, H.
  • Journal Title: Oncogene Volume: 38 Pages: 244～260
  • DOI: 10.1038/s41388-018-0406-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Convolutional Neural Network Uses Microscopic Images to Differentiate between Mouse and Human Cell Lines and Their Radioresistant Clones (2018)
  • Author(s): Toratani Masayasu、Konno Masamitsu、Asai Ayumu、Koseki Jun、Kawamoto Koichi、Tamari Keisuke、Li Zhihao、Sakai Daisuke、Kudo Toshihiro、Satoh Taroh、Sato Katsutoshi、Motooka Daisuke、Okuzaki Daisuke、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 78 Pages: 6703～6707
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-18-0653
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Drug discovery of anticancer drugs targeting methylenetetrahydrofolate dehydrogenase 2 (2018)
  • Author(s): Asai Ayumu、Koseki Jun、Konno Masamitsu、Nishimura Tatsunori、Gotoh Noriko、Satoh Taroh、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Heliyon Volume: 4 Pages: e01021～e01021
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2018.e01021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Polyamine flux suppresses histone lysine demethylases and enhances ID1 expression in cancer stem cells (2018)
  • Author(s): Tamari Keisuke、Konno Masamitsu、Asai Ayumu、Koseki Jun、Hayashi Kazuhiko、Kawamoto Koichi、Murai Noriyuki、Matsufuji Senya、Isohashi Fumiaki、Satoh Taroh、Goto Noriko、Tanaka Shinji、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cell Death Discovery Volume: 4 Pages: 104
  • DOI: 10.1038/s41420-018-0117-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 膵がんの悪性化に関わるエピトランスクリプトーム制御 (2018)
  • Author(s): 浅井歩、今野雅允、小関準、佐藤太郎、後藤典子、土岐祐一郎、 森正樹、石井秀始
  • Organizer: 第６回がんと代謝研究会