骨髄異形成症候群（MDS）の病態解明と治療戦略

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H00537
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 北村 俊雄 東京大学, 医科学研究所, 教授 (20282527)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 大地 公益財団法人神戸医療産業都市推進機構, その他部局等, 研究員(上席・主任研究員クラス) (80735746)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 骨髄異形成症候群 / MDS

Outline of Annual Research Achievements

MDSにおいてはスプライシング因子変異が多く認められる。分担研究者の井上は、比較的変異頻度が低いスプラアイシング因子ZRSF2について研究を行ない、ZRSF2に変異があるとマイナーイントロン特異的なスプライシング異常が認められることが判明した（Inoue et al. Nat Genet, in press）。
MDS細胞由来エクソソームに含まれるmiRNAによるマウスMSCのオステオブラストへの分化阻害が、MDSにおける正常造血の抑制につながることを明らかにした（論文revise中）。
変異型ASXL1ノックインマウス（ASXL1-MT-KIマウス）は白血病を発症しやすい前白血病状態である（Nagase et al. J Exp Med, 2018）が、原因としてASXL1-MT-KIマウスの造血幹細胞においてROSが上昇しDNAダメージ亢進していることが示唆された。DNAダメージが起こる分子機構として、ASXL1-MTがリン酸化Aktに結合し、ASXL1-MTによって安定化/活性化したBAP1がリン酸化Aktを脱ユビキチン化すること、Akt活性化で造血幹細胞の細胞周期が亢進し、ミトコンドリアの活性化に伴いROSが上昇し、それがあDNAダメージの原因となることを明らかにした（Fujino et al. Nat Commun, 2021）。
MDSにおいてASXL1変異はSTAG2変異と共存することが多い。そこでASXL1-MT-KIマウスとSTAG2-KOマウスを交配した。ASXL1-MT-KI/SGAT2-KOは5ヶ月以降MDS様の疾患を発症することが判明した（論文投稿準備中）。
MDSからAMLへの進展機構について研究し、転写因子HHEXが変異型ASXL1と協調して白血病発症をenhanceすることを論文報告した（Takeda et al. Blood, 2021）。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究計画全体として順調に進んでいる。一部のプロジェクトでは難しいところで停滞している部分もあるが、思った以上に進展しているプロジェクトも多い。MDS幹細胞の同定は並行して行っているCML幹細胞の同定ほど簡単ではないことがわかったが、今後はG0マーカーマウスを利用してMDS幹細胞の同定を試みる。当研究部で最近樹立したASXL1-MT-KI/STAG2-KOのMDSモデルマウスとG0マーカーマウスと交配することにより検討する予定。
分担研究者の井上は今年度はMDSにおいてスプライシング異常の共通の標的の候補をいくつか同定している。今年度はその検証を行う。
ASXL1-MT-KI/STAG2-KOのMDSモデルマウスの解析に関する論文を投稿する。また、このマウスの血球減少は免疫抑制剤で改善するという予備的な実験結果を得ているが、今年度はその機序を明らかにする研究を中心に行う。
今年度はHHEXの標的遺伝子について研究を行う。また、これに関連してASXL1の細胞周期による制御機構を解析する（M期でASXL1/ASXL1が分解される）。
IRAK阻害剤とmTOR阻害剤はASXL1-MT発現細胞のNFkB活性を阻害する予備的実験結果を得ているが、今年度はその分子機構を明らかにする。

Strategy for Future Research Activity

1.MDS幹細胞：CML幹細胞ほど明確な結果は今のところ得られていないが、当研究部で最近樹立したASXL1-MT-KI/STAG2-KOのMDSモデルマウスとG0マーカーマウスと交配することにより再度検討する。
2.MDS スプライシング異常：マイナーイントロンについての論文発表を行ったが、今年度はMDSにおいてスプライシング異常の共通の標的がある可能性を追求する。
3.MDS細胞由来エクソソームに含まれるmiRNAによるマウスMSCのオステオブラストへの分化阻害が、MDSにおける正常造血の抑制につながることを明らかにしたが、今年度はヒトMDSでも同様のことが認めれられるか検証する。
4.ASXL1-MT-KI/STAG2-KOのMDSモデル：本MDSモデルの解析に関する論文を投稿する。また、このマウスの血球減少は免疫抑制剤で改善するという予備的な実験結果を得ているが、今年度はその機序を明らかにする研究を行う。
5.MDSからAMLへの進展機構：転写因子HHEXが変異型ASXL1と協調して白血病発症をenhanceすることを論文報告したが、今年度はHHEXの標的遺伝子について研究を行う。また、これに関連してASXL1の細胞周期による制御機構を解析する（M期でASXL1/ASXL1が分解される）。
6.IRAK阻害剤とmTOR阻害剤はASXL1-MT発現細胞のNFkB活性を阻害する予備的実験結果を得ているが、今年度はその分子機構を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Mutant ASXL1 induces age-related expansion of phenotypic hematopoietic stem cell through activation of Akt/mTOR pathway. (2021)
  • Author(s): Fujino, T., Goyama, S., Sugiura, Y., Inoue, D., Asada, S., Yamasaki, S., Matsumoto, A., Tsuchiya, A., Shikata, S., Sato N., Morinaga, H., Fukuyama, T., Tanaka, Y., Fukushima, T., Takeda, R., Yamamoto, K., Honda, H., Nishimura, E.K., Shibata, T., Abdel-Wahab, Omar., Suematsu, M., and Kitamura, T.
  • Journal Title: nature communications Volume: 12 Pages: 1826
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Imaging dynamic mTORC1 pathway activity in vivo reveals marked shifts that support time-specific inhibitor therapy in AML. (2021)
  • Author(s): Oki, T., Mercier, F., Kato, H., Jung, Y., McDonald, T., Spencer, J., Mazzola, M., Gastel, N.V., Lin, C., Michor, F., Kitamura, T., and Scadden, D.
  • Journal Title: nature communications Volume: 12 Pages: 245
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Minor intron retention drives clonal hematopoietic disorders and diverse cancer predisposition (2021)
  • Author(s): Inoue D, Polaski JT, Taylor J, Castel P, Chen S, Kobayashi S, Hogg SJ, Hayashi Y, Fukumoto M, Yamazaki H, Tanaka A, Fukui C, Chew GL, McCormick F, Bradley RK, Abdel-Wahab O.
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 21 Pages: 828
  • DOI: 10.1038/s41588-021-00828-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficacy of tyrosine kinase inhibitors on a mouse chronic myeloid leukemia model and chronic myeloid leukemia stem cells. (2020)
  • Author(s): Tanaka, Y., Fukushima, T., Mikami, K., Adachi, K., Fukuyama, T., Goyama, S., and Kitamura, T.
  • Journal Title: Exp Hematol Volume: 90 Pages: 46-51
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Activation of CpG-Rich Promoters Mediated by MLL Drives MOZ-Rearranged Leukemia (2020)
  • Author(s): Miyamoto Ryo、Okuda Hiroshi、Kanai Akinori、Takahashi Satoshi、Kawamura Takeshi、Matsui Hirotaka、Kitamura Toshio、Kitabayashi Issay、Inaba Toshiya、Yokoyama Akihiko
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 32 Pages: 108200～108200
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108200
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HHEX promotes myeloid transformation in cooperation with mutant ASXL1 (2020)
  • Author(s): Takeda,R.,Asada,S.,Park,SJ.,Yokoyama,A.,Becker,HJ.,Kanai,A.,Visconte,V.,Hershberger,C.,Hayashi,Y.,Yonezawa,T.,Tamura,M.,Fukushima,T.,Tanaka,Y.,Fukuyama,Matsumoto,A.,Yamasaki,S.,Nakai,K.,Yamazaki,S.,Inaba,T.,Shibata,T.,Inoue,D.,Honda,H.,Goyama,S.,Maciejewski,JP.,and Kitamura,T.
  • Journal Title: Blood Volume: 136 Pages: 1670-1684
  • DOI: 10.1182/blood.2019004613
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] スプライシング異常に基づく発がん機構の解明と治療への応用 (2020)
  • Author(s): 田中 淳、小林 漸、肖 慕然、井上 大地
  • Journal Title: 臨床血液 Volume: 61 Pages: 643～650
  • DOI: 10.11406/rinketsu.61.643
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ASXL1変異を伴う血液細胞が固形腫瘍の発症、進展に及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 劉瀟瀟
  • Organizer: 第25回造血器腫瘍研究会
• [Presentation] Asxl1 と Stag2 の変異は協調して遺伝子発現を変化させ骨髄異形成症候群の発症を誘導する (2021)
  • Author(s): 藤野赳至、越智陽太郎、昆彩奈、合山進、小川誠司、北村俊雄
  • Organizer: 第25回造血器腫瘍研究会
• [Presentation] 造血幹・前駆細胞におけるASXL1変異による核内構造体形成異常の解析 (2021)
  • Author(s): 山本圭太、合山進、浅田修平、藤野赳至、米澤太志、佐藤成、竹田玲奈、福山朋房、田中洋介、横山明彦、昆彩奈、南谷泰仁、小川誠司、北村俊雄
  • Organizer: 第25回造血器腫瘍研究会
• [Presentation] クローン性造血におけるミトコンドリア活性化とDNAダメージ亢進 (2020)
  • Author(s): 北村俊雄
  • Organizer: 鶴岡カンファレンス２０２０
  • Invited
• [Presentation] Clonal Hematopoiesis Associated with Mutant ASXL1 Accelerates Atherosclerosis in Mice (2020)
  • Author(s): 佐藤成、合山進、浅田修平、藤野赳至、劉瀟瀟、竹田玲奈、山本圭太、米澤大志、北村俊雄
  • Organizer: 第82回日本血液学会学術集
• [Presentation] IRAK1/4-NFkB-PDL1 axis is important for maintenance of CML-LSCs (2020)
  • Author(s): 田中洋介、合山進、北村俊雄
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会
• [Presentation] DTX2はRUNX1のユビキチン化および脱アセチル化を促進し、白血病細胞の増殖を抑制する (2020)
  • Author(s): 米澤大志、北村俊雄、合山進
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術総会
• [Presentation] DTX2はRUNX1のユビキチン化および脱アセチル化を促進し、白血病細胞の増殖を抑制する (2020)
  • Author(s): 米澤大志、北村俊雄、合山進
  • Organizer: 第82回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Combination of ASXL1 mutation and Stag2 loss lead to development of myelodysplastic syndromes (2020)
  • Author(s): 藤野赳至、越智陽太郎、昆彩奈、合山進、小川誠司、北村俊雄
  • Organizer: 第８２回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Mutant ASXL1 induces expansion of hematopoietic stem cells through activation of Akt/mTOR pathway (2020)
  • Author(s): 藤野赳至、合山進、Yuki Sugiura、井上大地、浅田修平、Satoshi Yamasaki、Akiko Matsumoto、Kiyoshi Yamaguchi、土屋秋穂、四方紫織、佐藤成、Hironobu Morinaga、福山朋房、田中洋介、福島剛、竹田玲奈、山本圭太、本田浩章、Emi K. Nishimura、古川洋一、Tatsuhiro Shibata、Omar Abdel-Wahab、末松誠、北村俊雄
  • Organizer: ISEH 2020 Virtual Scientific Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Epigenetic Regulator ASXL1 Promotes Paraspeckle Formation through C-terminal Intrinsically Disordered Region in Hematopoietic Cells (2020)
  • Author(s): 山本圭太、合山進、北村俊雄
  • Organizer: ISEH 2020 Virtual Scientific Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Epigenetic Regulator ASXL1 Promotes Paraspeckle Formation through C-terminal Intrinsically Disordered Region in Hematopoietic Cells (2020)
  • Author(s): 山本圭太、合山進、浅田修平、藤野赳至、米澤太志、佐藤成、竹田玲奈、福山朋房、田中洋介、北村俊雄
  • Organizer: Call for presentations for IMSUT Presentation of Research Findings 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] スプライシング異常を介した新規発がん機構 (2020)
  • Author(s): 井上大地
  • Organizer: 第92回日本遺伝学会ワークショップ
• [Presentation] Clarifying the Role of Minor Introns in Cancer Predisposition (2020)
  • Author(s): 井上大地
  • Organizer: 4th CCII Seminar
• [Presentation] マイナーイントロンを介した発癌機構 (2020)
  • Author(s): 井上大地
  • Organizer: 鶴岡カンファレンス2020
• [Presentation] イントロンから発癌を読み解く (2020)
  • Author(s): 井上大地
  • Organizer: 東京血液懇話会
• [Presentation] 造血幹細胞を中心とした多細胞間の適応・修復ネットワークの解明と制御 (2020)
  • Author(s): 井上大地
  • Organizer: AMED-CREST/PRIMEキックオフ・領域会議
• [Presentation] RNAの視点からみた造血器腫瘍 (2020)
  • Author(s): 井上大地
  • Organizer: 第11回神奈川MDS研究会
• [Presentation] スプライシング異常から紐解く造血器腫瘍 (2020)
  • Author(s): 井上大地
  • Organizer: 第３回先端医科学研究センター「マルチオミックスによる遺伝子現制御の先端的医学共同研究拠点」セミナー
• [Presentation] ZRSR2 Mutation Induced Minor Intron Retention Drives MDS and Diverse Cancer Predisposition Via Aberrant Splicing of LZTR1 (2020)
  • Author(s): 井上大地
  • Organizer: The 62nd ASH Annual Meeting and Exposition
• [Presentation] Impaired Osteoblastic Differentiation of MSCs Suppresses Normal Hematopoiesis in MDS (2020)
  • Author(s): 林康貴
  • Organizer: The 62nd ASH Annual Meeting and Exposition