骨髄異形成症候群（MDS）の病態解明と治療戦略

2021 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(副センター長・部長クラス) (80735746)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 骨髄異形成症候群 / MDS / スプライシング

Outline of Annual Research Achievements

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ヒトMDSでも明らかにした（Hayashi et al. Cell Rep in press）。
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。本年度はMDSにおいてASXL1変異と共存することが多いSTAG2変異について、ASXL1-MT-KI/STAG2-KOマウスのMDS発症機構をHiC法で解析し、主にポリコームで制御される遺伝子群においてプロモーターとエンハンサーの組み合わせが変わることを見出した（Fujino et al. 論文投稿中）。
ASXL1がM期で急速に分解される分子機構の一端を明らかにした（Asada et al. 論文投稿中）。
ASXL1-WTがTLR/IL1R下流のTRAF6/IRAK/TAK1に結合しシグナル伝達を抑制すること、ASXL1-MTは逆にこのシグナル伝達経路を活性化すること、IRAK阻害剤がASXL1-MTの下流で活性化されるNFkBを阻害する分子機構を明らかにした（Sato et al. in revision）。
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ヒトMDSでも明らかにした(Hayashi et al. Cell Rep in press)。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究計画全体として順調に進み、複数の論文を発表し、多くの論文が投稿中、リバイス中、準備中である。思った以上に進展しているプロジェクトも多い。例えば、最近見出した炎症/ストレスとASXL1切断が密接な関与はMDSに限らず細胞の癌化や老化に関与しうることを示唆している。MDS幹細胞同定に向けて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している。
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モデルマウス解析の論文は投稿中である。また、このマウスの血球減少はASXL1-MTを発現するCD4-T細胞が直接あるいは間接的に造血を抑制していることを明らかにした。今年度はこのCD4-T細胞が造血不全を起こす分子機構を明らかにしたい。
IRAK阻害剤とmTOR阻害剤はASXL1-MT発現細胞のNFkB活性を阻害する分子機構を明らかにした論文を投稿中である。
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:ASXL1-MT-KI/STAG2-KOのMDSモデルマウスとG0マーカーマウスを交配しMDS幹細胞を同定する。
2.MDS スプライシング異常: 種々のスプライシング異常の共通の標的候補を同定したが、その遺伝子のノックアウトをすることによってMDS病態との関連を明らかにする。
3.MDS細胞由来エクソソームが、マウスMDSモデルでもヒトMDSにおいても間葉系幹細胞の分化を抑制することによって正常造血を抑制しうることを示し論文を発表したが、今後はエクソソームを標的とする治療が可能かをマウスモデルを利用して検証する。
4.ASXL1-MT-KI/STAG2-KOでMDSを発症することに関する初期の論文を投稿したが、ASXL1-MT-KI/STAG2-KO由来のT細胞を移植すると正常マウスの造血系が抑制されること、この血球減少が免疫抑制剤で改善するという結果を得ている。今年度はどのT細胞分画（CD4/CD8）が造血抑制をするのかを明らかにすると同時に、その機序を明らかにするための研究を行う。
5.上記のモデルはMDSの初期と再生不良性貧血が移行し合うモデルである可能性が高く、T細胞が何を標的として造血を抑制するのかなど分子機構を明らかにする。再生不良性貧血とMDSが移行した症例のT細胞を集めて、遺伝子変異やTCRを調べ、マウスモデルと同様の結果が得られるかを並行して行う。
6.ASXL1が感染などのストレスで限定分解を受ける予備的実験結果を得ているが、その分子機構と生物学的意義を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] CHIP‐associated mutant ASXL1 in blood cells promotes solid tumor progression (2022)
  • Author(s): Liu Xiaoxiao、Sato Naru、Shimosato Yuko、Wang Teh‐Wei、Denda Tamami、Chang Yu‐Hsuan、Yabushita Tomohiro、Fujino Takeshi、Asada Shuhei、Tanaka Yosuke、Fukuyama Tomofusa、Enomoto Yutaka、Ota Yasunori、Sakamoto Takeharu、Kitamura Toshio、Goyama Susumu
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 113 Pages: 1182～1194
  • DOI: 10.1111/cas.15294
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impaired osteoblastic differentiation of MSCs suppresses normal hematopoiesis in MDS. (2022)
  • Author(s): Hayashi, Y., Kawabata, K.C., Tanaka, Y., Uehara, Y., Kiryu, S., Ota, Y., Yoshioka, Y., Mabuchi, Y., Sugiyama, T., Mikami, K., Tamura, M., Fukushima, T., Asada, S., Takeda, R., Kunisaki, Y., Fukuyama, T., Goyama, S., Yokoyama, K., Tojo, A., Katayama, Y., Arai, F., Nagasawa, T., Ochiya, T., Inoue, D., and Kitamura, T.
  • Journal Title: Cell Rep Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Eradicating chronic myeloid leukemia stem cells by IRAK1/4 inhibitors (2021)
  • Author(s): Tanaka, Y., Fukushima, T., Mikami, K., Tsuchiya, S., Tamura, M., Adachi, K., Umemoto, T., Watanabe, N., Morishita, S., Imai, M., Nagata, M., Araki, M., Takizawa, H., Fukuyama, T., Lamagna, C., Masuda, E., Ito, R., Goyama, S., Komatsu, N., Takaku, T., and Kitamura, T.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Pages: -
  • DOI: 10.21203/rs.3.rs-449398/v1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CRISPR/Cas9-mediated base-editing enables a chain reaction through sequential repair of sgRNA scaffold mutations (2021)
  • Author(s): Fukushima, T., Tanaka, Y., Adachi, K., Masuyama, N., Tsuchiya, A., Asada, S., Ishiguro, S., Mori, H., Seki, M., Yachie, N., Goyama, S., Kitamura, T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41598-021-02986-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A histone modifier, ASXL1, interacts with NONO and is involved in paraspeckle formation in hematopoietic cells (2021)
  • Author(s): Yamamoto, K., Goyama, S., Asada, S., Fujino, T., Yonezawa, T., Sato, N., Takeda, R., Tsuchiya, A., Fukuyama, T., Tanaka, Y., Yokoyama, A., Toya, H., Kon, A., Nannya, Y., Onoguchi-Mizutani, R., Nakagawa, S., Hirose, T., Ogawa, S., Akimitsu, N., and Kitamura, T.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 36 Pages: 109576～109576
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comprehensive expression pattern of kin of irregular chiasm-like 3 in the adult mouse brain (2021)
  • Author(s): Hisaoka, T., Komori, T., Fujimoto, K., Kitamura, T., and Morikawa, Y.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 563 Pages: 66～72
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.05.063
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clonal hematopoiesis and associated diseases: A review of recent findings (2021)
  • Author(s): Asada, S., Kitamura, T.
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 112 Pages: 3962～3971
  • DOI: 10.1111/cas.15094
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Chronal hematopoiesis and related disorders (2022)
  • Author(s): 北村俊雄
  • Organizer: JSPS Core-to-Core Program(A.Advanced Research Networks)Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Chronal hematopoiesis and related disorders caused by epigenetic factors (2022)
  • Author(s): 北村俊雄
  • Organizer: 鶴岡カンファレンス２０２１
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Biochemical and functional analysis of STUB1-HSP70/90 complex (2022)
  • Author(s): 郭楊穎、合山進
  • Organizer: 新学術領域研究「ケモユビキチン」第4回若手主体発表会
• [Presentation] クローン性造血 (2021)
  • Author(s): 北村俊雄
  • Organizer: 第83回日本血液学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] CHIP-ASSOCIATED MUTANT ASXL1 ACTIVATES INNATE IMMUNE PATHWAY IN MYELOID CELLS AND PROMOTES ATHEROSCLEROSIS IN MICE (2021)
  • Author(s): 佐藤成、合山進、張育宣、藤野赳至、浅田修平、四方紫織、劉瀟瀟、米澤大志、竹田玲奈、山本圭太、柴田琢磨、関谷元博、小出周平、岩間厚志、三宅健介、島野仁、北村俊雄
  • Organizer: 26th Congress of the European Hematology Association
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Biochemical and functional analysis of STUB1-HSP70/90 complex (2021)
  • Author(s): 郭楊穎、合山進
  • Organizer: 新学術領域研究「ケモユビキチン」第3回若手主体発表会
• [Presentation] Sema6b is required for adequate distribution of mature myeloid cells in vivo (2021)
  • Author(s): 福山朋房、川崎能彦、宮井智浩、山本圭太、長町安希子、稲葉俊哉、伊川友活、平田たつみ、北村俊雄
  • Organizer: 第83回日本血液学会学術集会
• [Presentation] イマチニブとIRAK1/4 阻害剤との併用は慢性骨髄性白血病幹細胞の駆逐に効果的である (2021)
  • Author(s): 田中洋介、竹田玲奈、福島剛、合山進、北村俊雄
  • Organizer: 第83回日本血液学会学術集会
• [Presentation] リピッドナノパーティクルを活用したRUNX1ノックダウンは、T細胞白血病の増殖を抑制する (2021)
  • Author(s): 飯田孝平、土屋秋穂、川田滋久、菅野美津子、合山進
  • Organizer: 第83回日本血液学会学術集会
• [Presentation] A histone modifier ASXL1 interacts with NONO and is involved in paraspeckle formation in hematopoietic cells (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、小野口玲菜、秋光信佳、小川誠司、北村俊雄
  • Organizer: 第83回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Hyperactive NK cells in Rag2-deficient mice suppress the development of acute myeloid leukemia (2021)
  • Author(s): 杉本絵美、合山進、林康貴、浅田修平、福島剛、川瀬竜也、斎藤健、吉田卓、山崎聡、海渡裕太、今井陽一、福山朋房、田中洋介、榎本豊、北村俊雄
  • Organizer: 第83回日本血液学会学術集会
• [Presentation] p53活性化薬は、NK細胞と協調して急性骨髄性白血病の発症を抑制する (2021)
  • Author(s): 合山進、杉本絵美、北村俊雄
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Hyperactive NK cells in Rag2-deficient mice suppress the development of acute myeloid leukemia (2021)
  • Author(s): 杉本絵美、合山進、林康貴、浅田修平、海渡裕太、今井陽一、福山朋房、田中洋介、北村俊雄
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Somatic ASXL1 mutation in blood cells promote solid tumor progression (2021)
  • Author(s): 劉瀟瀟、佐藤成、北村俊雄、合山進
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Combination of ASXL1 mutation and Stag2 loss leads to development of myelodysplastic syndromes (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: ISEH 2021 Virtual Scientific Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PROGRESSIVE IN VIVO KINETIC PAIRED DAUGHTER CELL (PINK-PDC) ASSAY REVEALS NOVEL HSC FEATURES (2021)
  • Author(s): 田中洋介、福島剛、山本圭太、合山進、北村俊雄
  • Organizer: ISEH 2021 Virtual Scientific Meeting
  • Int'l Joint Research