Elucidating the pathophysiological factors for the clinical application using an artificial intelligence analysis to the snRNA transcriptome data of canine tumors

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H02366
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 三浦 直樹 鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 教授 (80508036)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川原 幸一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (10381170) ; 福島 隆治 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10466922) ; 丸山 征郎 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (20082282) ; 大和田 勇人 東京理科大学, 創域理工学部経営システム工学科, 教授 (30203954) ; 中川 貴之 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40447363) ; 畑井 仁 岩手大学, 農学部, 特任教授 (40566535) ; 後藤 章暢 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (70283885)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 犬 / 腫瘍 / AI / non-coding RNA / micro vesicles

Outline of Annual Research Achievements

本申請課題では，獣医療と人医療で問題である腫瘍病態に対して，新しい診断・治療ターゲットを選出し，病態への関与の解明と，実臨床応用を行うことを目的としている．具体的には，3年間で次のようなことを計画した．犬の腫瘍組織，樹立腫瘍細胞株，さらに腫瘍分泌エクソソームの網羅的遺伝子発現（トランスクリプトーム）データをmRNAとnon-coding small RNAに分けて，腫瘍の病態解明を行う．同時にターゲットの発見解析に人工知能（AI）手法を導入する．さらに，新規ターゲットの機能解析を細胞株で行い，同時に臨床マーカーとしての有用性を調査する．
最終年は、犬の腫瘍におけるnon-coding RNAの網羅的発現解析（NGSによるRNA-Seq)の結果をPC上でin silico解析し，異なるRNA種(例えば(mRNA，マイクロRNA，その他non-coding RNAやlong non-coding RNAの断片物）に分けて，各腫瘍における特異的発現変化を確認した．その結果, Y RNAやtRNAフラグメントで腫瘍特異的な変化を確認し，国際専門雑誌に学術論文として報告した．また，tRNAフラグメントに関しては，腫瘍の特性である低酸素状況下に影響を受けることを観察し，こちらも国際専門雑誌に学術論文として報告した．さらに，miR-450bや301aはメラノーマで変化することを報告していたが，それぞれのマイクロRNAの阻害や過剰投与による腫瘍細胞の挙動変化と遺伝子発現（ターゲット遺伝子など）を確認し，腫瘍の悪性化に寄与することを観察し，国際専門雑誌に学術論文として報告した．同時に，人工知能（AI）解析によるターゲットの探索と選択では，各RNA種毎に腫瘍特異的なターゲットの選出，さらに，次世代シーケンスで得られる配列フラグメント毎の解析プログラムが作成できた．

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ベルリン自由大学(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: ベルリン自由大学
• [Int'l Joint Research] リトアニア保健科学大学(リトアニア)
  • Country Name: LITHUANIA
  • Counterpart Institution: リトアニア保健科学大学
• [Journal Article] YRNA and tRNA fragments can differentiate benign from malignant canine mammary gland tumors (2024)
  • Author(s): Hasan MD Nazmul、Rahman Md Mahfuzur、Husna Al Asmaul、Nozaki Nobuhiro、Yamato Osamu、Miura Naoki
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 691 Pages: 149336～149336
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.149336
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hypoxia-related Y RNA fragments as a novel potential biomarker for distinguishing metastatic oral melanoma from non-metastatic oral melanoma in dogs (2024)
  • Author(s): Hasan MD Nazmul、Rahman MD Mahfuzur、Husna Al Asmaul、Kato Daiki、Nakagawa Takayuki、Arif Mohammad、Miura Naoki
  • Journal Title: Veterinary Quarterly Volume: 44 Pages: 1～8
  • DOI: 10.1080/01652176.2023.2300943
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Upregulation and functional roles of miR-450b in canine oral melanoma (2024)
  • Author(s): Hasan MD Nazmul、Rahman Md. Mahfuzur、Husna Al Asmaul、Arif Mohammad、Jasineviciute Indre、Kato Daiki、Nakagawa Takayuki、Miura Naoki
  • Journal Title: Non-coding RNA Research Volume: 9 Pages: 376～387
  • DOI: 10.1016/j.ncrna.2024.01.017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Novel Y RNA-Derived Fragments Can Differentiate Canine Hepatocellular Carcinoma from Hepatocellular Adenoma (2023)
  • Author(s): Ushio Norio、Hasan Md Nazmul、Arif Mohammad、Miura Naoki
  • Journal Title: Animals Volume: 13 Pages: 3054～3054
  • DOI: 10.3390/ani13193054
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Elevated expression of <scp>miR</scp>‐301a and its functional roles in canine oral melanoma (2023)
  • Author(s): Hasan MD Nazmul、Rahman Md. Mahfuzur、Husna Al Asmaul、Arif Mohammad、Iwanaga Tomoko、Tsukiyama‐Kohara Kyoko、Jasineviciute Indre、Kato Daiki、Nakagawa Takayuki、Miura Naoki
  • Journal Title: Veterinary and Comparative Oncology Volume: 22 Pages: 78～88
  • DOI: 10.1111/vco.12954
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Upregulation of miR-450b promotes cell proliferation, migration, and clonogenicity, inhibits apoptosis, and alters the expression of PAX9, BMP4, and MMP9 transcripts in canine oral melanoma cell lines (2024)
  • Author(s): MD Nazmul Hasan, Mohammad Arif, Daiki Kato, Takayuki Nakagawa, Naoki Miura
  • Organizer: WVCC2024Tokyo
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hypoxia-related Y RNA fragments as a novel potential biomarker for distinguishing metastatic oral melanoma from non-metastatic oral melanoma in dogs (2024)
  • Author(s): Mohammad Arif, MD Nazmul Hasan, Daiki Kato, Takayuki Nakagawa, Naoki Miura
  • Organizer: WVCC2024Tokyo
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 炎症の惹起と遷延化メカニズムと関連疾患 (2024)
  • Author(s): 三浦直樹
  • Organizer: 獣医アトピー・アレルギー・免疫学会 第１８回シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Upregulation of mir-301a and its functional roles in canine oral melanoma (2023)
  • Author(s): MD Nazmul Hasan, Nobuhiro Nozaki, Mohammad Arif, Naoki Miura
  • Organizer: SaSSOH 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of novel Y RNA and tRNA fragments as a potential biomarker for differentiating benign from malignant canine mammary gland tumors using next-generation sequencing (2023)
  • Author(s): Mohammad Arif, MD Nazmul Hasan, Nobuhiro Nozaki, Naoki Miura
  • Organizer: SaSSOH 2023
  • Int'l Joint Research