Investigation of master molecules involved in transcriptional regulatory region of pancreatic anticancer drug resistance

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K15597
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 田中 貴子 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (50866415)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: スーパーエンハンサー / 膵癌 / マスター分子

Outline of Annual Research Achievements

膵癌治療は依然として化学療法が重要な位置を占めている。癌のサブタイプに応じた治療の最適化が様々な癌種で進められているが、膵癌では未だ確立されていない。膵癌の日常診療において、治療開始時には効果が得られた薬剤が、治療経過と共に効果を失い、癌細胞が治療抵抗性を獲得する事にしばしば遭遇する。治療抵抗性を獲得した癌細胞に対して、治療抵抗を解除する新規治療法の開発は急務である。細胞の運命を決定する極めて重要な場面において、ゲノム上で「スーパーエンハンサー：SE」と定義される強力な転写制御領域が形成され、細胞の運命を決定する機能性分子を発現誘導するという概念が提唱された。この概念を抗癌剤耐性癌細胞に適応させると、癌細胞が抗癌剤に暴露された際に、癌細胞は自らの生存を賭けて、SEを形成し、抗癌剤耐性に関与する機能性RNA分子を強力に発現すると考える。SEの特徴としては、ヒストンH3K27のアセチル化が広範囲（10～20kb）に亘って起こっているゲノム上の領域であり、この領域に結合する転写因子や様々なコファクターと共に、転写活性の高い大きな複合体を形成している領域である。SEは従来のエンハンサーより遥かに転写活性化高く、この領域から転写される遺伝子群は、細胞の運命を決定する（初期発生や細胞の分化）重要な遺伝子群（マスター遺伝子）である事が報告されている。これまでに申請者が作成してきた「膵癌・機能性RNA発現プロファイル」と、抗癌剤暴露時のSE情報を統合する事で、抗癌剤耐性に関与する「マスター分子」の同定を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

膵癌細胞に対し抗癌剤を暴露させ、時間経過に伴い形成されるスーパーエンハンサー領域を検出する。スーパーエンハンサーの検出は、免疫沈降法（Chromatin immunoprecipitation: ChIP）と次世代シークエンサーを組み合わせたChIP-sequenceにより行う。ChIPに用いる抗体として、H3K27AC/BRD4/MED1などを予定している。また、ゲノム上のオープンクロマチン領域の情報を得るための解析法として、ATAC（Assay for Transposase-Accessible Chromatin）シースエンス法がある。次世代シークエンスと組み合わせる事で、転写が活性化されている場所とその頻度を調べる事が可能である。ChIP-sequenceと並行して、ATACシークエンスによる解析も行う。

Strategy for Future Research Activity

抗癌剤耐性に関与する機能性RNA分子の時間的階層性の探索から「マスター分子」を選択し、抗癌剤耐性に関与するか否か検討する。方法は、申請者らが作成したシスプラチン耐性、ゲムシタビン耐性細胞から「マスター分子」をゲノム編集技術（CRISPR-Cas9）により機能消失させ、耐性が解除されるか検討を行う。抗癌剤耐性に関与する「マスター分子」が見つかれば、in silico 解析によるドッキング・シミュレーションにより「マスター分子」に対する低分子化合物の探索を行う。