Histone methyltransferase KMT2 mutation-induced epigenomic abnormalities and endometrial cancer development and progression

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03431
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 畑田 出穂 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (50212147)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀居 拓郎 群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (00361387) ; 西山 正彦 群馬大学, その他部局等, 名誉教授 (20198526) ; 小林 良祐 群馬大学, 生体調節研究所, 日本学術振興会特別研究員(PD) (30802855) ; 森田 純代 群馬大学, 生体調節研究所, 助教 (40589264) ; 川端 麗香 群馬大学, 未来先端研究機構, 講師 (90721928)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: エピジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

本邦における子宮内膜がんの罹患数は婦人科悪性腫瘍の第一位であり、今後も患者数の増加が見込まれる。子宮内膜がんの標準治療は外科手術による子宮摘出だが、若年層患者の増加を鑑みると分子標的治療を基盤にした妊孕性温存治療法の開発が重要である。我々はがん公開データベースを再解析することで、子宮内膜がんではヒストンメチル化酵素であるKMT2ファミリー遺伝子に高頻度で変異が認められることを見出した。特にKMT2C/Dは、H3K4モノメチル化を介してエンハンサーおよびスーパーエンハンサーを正に制御することで、細胞のアイデンティティ形成に関わることが知られている。本研究ではKMT2変異によるエピゲノム異常が子宮上皮細胞のアイデンティティを喪失させることががん発症・進展の鍵を握るのではないかと推測し、上記仮説の検証およびKMT2変異がんに有効な治療法の開発を目指す。
本年度はCRISPRライブラリースクリーニングデータベースを解析することにより、KMT2変異癌の抑制に有効と考えられる標的遺伝子候補を複数抽出した。これら候補遺伝子の標的化による治療可能性をKMT2ノックアウト細胞で確認することを目指し、子宮内膜癌細胞における細胞競合アッセイの条件検討を行った。また、薬剤誘導型ゲノム編集システムの子宮内膜癌細胞への導入も実施した。これらを組み合わせることで、癌抑制に有効な標的遺伝子をスクリーニングするための実験系を確立することができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

KMT2変異癌に有効であると考えられる治療標的候補の抽出、およびその効果を評価するための実験系を確立することができた。

Strategy for Future Research Activity

エピゲノム編集でエンハンサー機能を操作する技術の開発を推進し、エンハンサー操作だけでKMT2ノックアウト細胞に生じた表現型を回復させることを目指す。
併せてKMT2変異癌細胞およびKMT2ノックアウト細胞に対して標的候補遺伝子を阻害したときの影響をin vitro細胞競合アッセイやex vivo腫瘍移植アッセイなどにより評価し、候補遺伝子阻害が実際に癌抑制に働くかを検証する。さらに、ChIP-seqおよびRNA-seqで明らかにしたヒストン修飾および遺伝子発現のプロファイルから、標的遺伝子阻害による癌抑制の機序を考察し、治療標的の対象を分子パスウェイや代謝経路などより広範に拡大する。以上より、既存の分子標的薬剤やシード化合物の中でKMT2変異癌治療に有効と考えられる候補を抽出し、in vitroアッセイやex vivoアッセイでその効果を評価する。