難治性小児急性骨髄性白血病のエピゲノム機構の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K08350
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 柴 徳生 横浜市立大学, 附属病院, 講師 (50600615)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 急性骨髄性白血病 / Chipシーケンス / microRNAシーケンス / 遺伝子解析 / ATACシーケンス

Outline of Annual Research Achievements

小児急性骨髄性白血病(AML)は小児がんにおいて最も予後不良な疾患の1つであり、これまでの網羅的な遺伝子解析の結果、予後不良な遺伝子再構成であるNUP98-NSD1症例全例においてPRDM16遺伝子が高発現していることを同定し、さらに予後不良AMLの多くでPRDM16遺伝子が高発現となっていることを突き止め、重要なリスク因子として報告してきた。
令和2年度はPRDM16高発現であるNUP98-NSD1陽性AML症例の検体を用いて、PRDM16に対する抗体を利用してCHIP-seqを施行した。その結果、SKI、RUNX1等の既知のがん関連遺伝子に加え、神経系の発達に関与する遺伝子Yなど、複数の遺伝子の関与を同定した。遺伝子Yの下流に座位しているRHOAキナーゼの阻害剤を用いて、AMLの細胞株に対して薬剤感受性試験を施行したところ、細胞株の増殖抑制効果を確認した。特に、PRDM16高発現AMLではPRDM16-SKI融合遺伝子を形成している頻度が高く、これらの遺伝子が強調してPRDM16遺伝子の高発現に寄与し、AMLの難治化に関与しているものと考えられた。また、近年、microRNAのAMLへの関与が指摘されており、様々な遺伝子背景をもつ小児AML48例でmicroRNAシーケンスを施行した。その結果、発現パターンから4つのClusterに分類されることを同定し、一部は既存の遺伝子異常と相関するものの、おおむね既存の遺伝子異常の枠を超えて、新たな予後予測に有用となる可能性が示唆された。現在、遺伝子異常や遺伝子発現データ、網羅的DNAメチル化のステータスとの照合を行い、統合的な解析を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和2年度は予定していたnCounterを用いた小児AML48サンプルにおけるmicroRNAの発現測定、PRDM16遺伝子に対する抗体を用いたCHIP-seqを施行することが出来、前年のATAC-seqと合わせ遺伝子の機能的なシーケンスの結果を得られることが可能であった。CHIP-seq、網羅的DNAメチル化、ATAC-seqはゲノム解析アプリを用いて統合的な解析が可能であり、予定していた解析を順調に施行することが可能であり、新たな知見を複数同定することが可能であった。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度は、Rapid Immunoprecipitation Mass spectrometry of Endogenous proteins（RIME）法を用いてPRDM16遺伝子に直接結合している転写コファクターやクロマチン関連タンパク質の同定を試みる。転写因子のDNAへの結合は遺伝子調節の中心的なメカニズムの一つであるが、転写因子は単独で作用することはなく、しばしば複合体として機能しているため、関連するコファクターを同定することがAMLの分子病態解明に重要であると考えられる。
令和2年度までに施行したATAC-seq、CHIP-seqで同定された候補遺伝子と合わせ、特に、遺伝子X、PRDM16、ポリコームタンパク群（EZH2等）、HOX pathway関連遺伝子が難治性白血病の重要なターゲットになると考えられることから、これらの活性を阻害する標的を同定し、新規薬剤の開発につなげることを目標とする。
また、CHIP-seqで同定されたPRDM16遺伝子のターゲットの候補の一つである遺伝子YはBリンパ球や樹状細胞の活性化に関与することが知られているが、AMLでの機能は解明されておらず、遺伝子発現、パスウェイ解析等で関連の評価を行っていく。
さらに、これまで申請者が実施してきた小児AMLにおける遺伝子変異解析、融合遺伝子解析、遺伝子発現解析、網羅的DNAメチル化解析に加え、microRNA発現解析、ATAC-seq, CHIP-seqの解析結果が揃ったことから、マルチオミックスに統合的な解析を進め、新たな予後予測因子の同定を試みたいと考えている。

Causes of Carryover

今年度は予定していた学会がweb開催となり、出張費用に余剰が生じたため次年度での消耗品の購入に充当します。

Research Products

• [Journal Article] Clinical significance of RAS pathway alterations in pediatric acute myeloid leukemia. (2021)
  • Author(s): Kaburagi T, Yamato G, Shiba N, Yoshida K, Hara Y, Tabuchi K, Shiraishi Y,Ohki K, Sotomatsu M, Arakawa H, Matsuo H, Shimada A, Taki T, Kiyokawa N, Tomizawa D, Horibe K, Miyano S, Taga T, Adachi S, Ogawa S, Hayashi Y.
  • Journal Title: Haematologica Volume: － Pages: －
  • DOI: 10.3324/haematol.2020.269431
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Patients aged less than 3 years with acute myeloid leukaemia characterize a molecularly and clinically distinct subgroup. (2020)
  • Author(s): Hara Y, Shiba N, Yamato G, Ohki K, Tabuchi K, Sotomatsu M, Tomizawa D, Kinoshita A, Arakawa H, Saito AM, Kiyokawa N, Tawa A, Horibe K, Taga T, Adachi S, Taki T, Hayashi Y.
  • Journal Title: British Journal of Haematology Volume: 188 Pages: 528～539
  • DOI: 10.1111/bjh.16203
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A 2‐year‐old patient with a diffuse intrinsic pontine glioma and radiation‐induced moyamoya syndrome. (2020)
  • Author(s): Iizuka A, Shiba N, Shimosato Y, Yoshitomi M, Nakamura T, Miyatake S, Takano Y, Sasaki K, Takeuchi M, Nurata H, Yamamoto N, Ito S.
  • Journal Title: Pediatric Blood & Cancer Volume: 67 Pages: e28618
  • DOI: 10.1002/pbc.28618
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Hyperactive RelA/p65-Hexokinase 2 Signaling Axis Drives Primary Central Nervous System Lymphoma. (2020)
  • Author(s): Tateishi K, Miyake Y, Kawazu M, Sasaki N, Watanabe J, Matsushita Y, Shiba N, Udaka N, Fink AL, Tummala SS, Miller JJ, Fujii Y, Ryo A, Yamanaka S, Mano H, Cahill DP, Wakimoto H, Chi AS, Batchelor TT, Nagane M, Ichimura K, Yamamoto T. et.al.
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 80 Pages: 5330～5343
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-20-2425
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Allogeneic Bone Marrow Transplantation versus Peripheral Blood Stem Cell Transplantation for Hematologic Malignancies in Children: A Systematic Review and Meta-Analysis. (2020)
  • Author(s): Shimosato Y, Tanoshima R, Tsujimoto SI, Takeuchi M, Shiba N, Kobayashi T, Ito S.
  • Journal Title: Biology of Blood and Marrow Transplantation Volume: 26 Pages: 88～93
  • DOI: 10.1016/j.bbmt.2019.07.025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The outcomes of relapsed acute myeloid leukemia in children: Results from the Japanese Pediatric Leukemia/Lymphoma Study Group AML‐05R study. (2020)
  • Author(s): Moritake H, Tanaka S, Miyamura T, Nakayama H, Shiba N, Shimada A, Terui K, Yuza Y, Koh K, Goto H, Kakuda H, Saito A, Hasegawa D, Iwamoto S, Taga T, Adachi S, Tomizawa D.
  • Journal Title: Pediatric Blood & Cancer Volume: 68 Pages: e28736
  • DOI: 10.1002/pbc.28736
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Predisposition to prolonged neutropenia after chemotherapy for paediatric acute myeloid leukaemia is associated with better prognosis in the Japanese Paediatric Leukaemia/Lymphoma Study Group AML‐05 study. (2020)
  • Author(s): Aoki T, Takahashi H, Tanaka S, Shiba N, Hasegawa D, Iwamoto S, Terui K, Moritake H, Nakayama H, Shimada A, Koh K, Goto H, Kosaka Y, Saito AM, Horibe K, Kinoshita A, Tawa A, Taga T, Adachi S, Tomizawa D.
  • Journal Title: British Journal of Haematology Volume: 193 Pages: 176～180
  • DOI: 10.1111/bjh.16656
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A pediatric case of acute lymphoblastic leukemia with DVT and PYE（T細胞性急性リンパ性白血病治療中に深部静脈血栓症・肺動脈血栓塞栓症を合併した1例）. (2020)
  • Author(s): 飯塚淳広，下里侑子，吉富誠弘，佐々木康二，竹内正宣，柴 徳生，伊藤秀一
  • Organizer: 第123回日本小児科学会学術総会, 神戸
• [Presentation] 内部制度管理における試験管法目合わせの取り組み． (2020)
  • Author(s): 岩上 薫，瀧澤かすみ，黒沢英里，小峰弘美，原田佐保，山崎悦子，柴 徳生，上條亜紀
  • Organizer: 第68回日本輸血・細胞治療学会学術総会，札幌
• [Presentation] 当院における新生児貧血5例に対する診断および治療戦略． (2020)
  • Author(s): 柴 徳生，瀧澤かすみ，黒沢英里，小峰弘美，岩上 薫，原田佐保，飯塚淳広，吉富誠弘，佐々木康二，剱持孝博、魚住 梓，竹内正宣，伊藤秀一
  • Organizer: 第68回日本輸血・細胞治療学会学術総会，札幌
• [Presentation] Thiotepaによる皮膚障害の小児例． (2020)
  • Author(s): 竹内正宣，林 弘明，吉富誠弘，飯塚敦広，辻本信一，田野島玲大，柴 徳生，渡邊友也，伊藤秀一
  • Organizer: 第47回日本小児臨床薬理学会，前橋（Web）
• [Presentation] 服薬不遵守は国境を超えた問題である - 日加双方での小児がん患者の内服抗腫瘍薬服薬不遵守の経験を通して - (2020)
  • Author(s): 田野島玲大，竹内正宣，吉富誠弘，Bruce C Carleton，佐々木康二，柴 徳生，伊藤秀一
  • Organizer: 第47回日本小児臨床薬理学会学術集会，前橋（Web）
• [Presentation] Outcome of relapsed pediatric acute leukemia in Japan: The results of 111 cases from the JPLSG AML-05R study（本邦における再発小児急性骨髄性白血病の予後：JPLSG AML-05R登録111例の解析）. (2020)
  • Author(s): Moritake H, Tanaka S, Miyamura T, Nakayama H, Shiba N, Hasegawa D, Iwamoto S, Taga T, Adachi S, Tomizawa D
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会，福島（ Web）
• [Presentation] High gene expression of DOCK1 shows poor prognosis in children with acute myeloid leukemia（小児急性骨髄性白血病においてDOCK1遺伝子高発現は予後不良因子となり得る）． (2020)
  • Author(s): Yoshitomi M, Ikeda J, Tsujimoto S, Ito S, Hasegawa D, Iwamoto S, Hayashi Y, Adachi S, Tomizawa D, Shiba N
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会，福島（ Web）
• [Presentation] The genetic landscape of pediatric acute promyelocytic leukemia - the JCCG study, JPLSG AML-P05 -（小児急性骨髄性白血病に対するカスタムパネルを用いた網羅的遺伝子解析 - the JCCG study, JPLSG AML-P05 - (2020)
  • Author(s): Yamato G, Ueno H, Takahashi H, Shiba N, Ohki K, Yuza Y, Tomizawa D, Adachi S, Ogawa S, Hayashi Y
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会，福島（ Web）
• [Presentation] A bioadhesive barrier-forming lipid solution for oral mucositis of pediatric patients with chemotherapy or radiation therapy （小児の科学療法、放射線療法に伴う口腔粘膜炎への局所管理ハイドロゲル創傷被覆・保護剤の使用経験）． (2020)
  • Author(s): Tanoshima R, Iizuka A, Hayashi H, Shimosato Y, Sasaki K, Tsujimoto S, Takeuchi M, Ohashi N, Shiba N
  • Organizer: 第62回日本小児血液・がん学会学術集会，福島（ Web）
• [Presentation] Etoposide, Cytarabine and Mitoxantrone- or Fludarabine, Cytarabine and Granulocyte Colony-Stimulating Factor-Based Intensive Reinduction Chemotherapy Is Recommended for Children with Relapsed Acute Myeloid Leukemia: The Results from the Japanese Pediatric Leukemia/Lymphoma Study Group (JPLSG) AML-05R Study. (2020)
  • Author(s): Moritake H, Tanaka S, Miyamura T, Nakayama H, Shiba N, Shimada A, Terui K, Yuza Y, Koh K, Goto H, Kakuda H, Saito A M, Hasegawa D, Iwamoto S, Taga T, Adachi S, Tomizawa D
  • Organizer: The 62nd ASH Annual Meeting and Exposition (virtual)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comprehensive Genetic Analysis Revealed Myeloid/Natural Killer (NK) Cell Precursor Acute Leukemia As a Novel Distinctive Leukemia Entity. (2020)
  • Author(s): Nishimura A, Yokoyama K, Yamagishi C, Imamura T, Naruto T, Morio T, Tanaka Y, Kanai A, Matsui H, Higuchi N, Shiba N, Miki M, Kimura F, Nakayama H, Nakazawa Y, Taga T, Taki T, Adachi S, Manabe A, Koh K, Ishida Y, Tojo A, Takagi M. et.al.
  • Organizer: The 62nd ASH Annual Meeting and Exposition (virtual)
  • Int'l Joint Research