C/EBPβの制御による慢性骨髄性白血病幹細胞の維持機構の解明と治療への応用

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25461415
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 平位 秀世 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50315933)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 転写因子 / 低酸素 / 慢性骨髄性白血病 / 白血病幹細胞 / C/EBPbeta

Outline of Annual Research Achievements

チロシンキナーゼであるBCR-ABL融合蛋白質が原因となって生じる慢性骨髄性白血病の予後は、チロシンキナーゼ阻害剤の登場によって大きく改善している。しかし、多くの症例では治療中止後の再発が問題となっている。このような再発や治療抵抗性の根源には白血病幹細胞が関わっていることが明らかとなってきた。したがってCML幹細胞の根絶を目指した制御機構の解明は喫緊の課題である。近年我々は、転写因子C/EBPbetaがBCR-ABLの下流で活性化され、骨髄球系への分化を促進するとともに白血病幹細胞を枯渇させる方向で作用することを見出した。しかし、実際にはCML幹細胞は長期に維持されることから生体内の微小環境ではC/EBPbetaの発現あるいは機能を抑制的に制御するメカニズムが働いていることを示唆する。本研究では骨髄の低酸素環境に注目し、C/EBPbetaの発現・機能を制御するメカニズムを解明するとともに、その抑制を解除することで、C/EBPbetaによるCML幹細胞の枯渇を誘導するというCMLの根治に向けた新たな治療戦略の確立を目指している。我々は、まずCML細胞株を低酸素環境下で馴化させた細胞亜株(hypoxia-adopted: HA株)を樹立した。HA株は通常の酸素分圧で培養している親株と比較してC/EBPbetaのmRNAおよび蛋白質レベルでの発現が低下し、この変化は可逆的であった。また、低酸素下でのC/EBPbetaの発現低下は、試験管内でのインターフェロンや顆粒球コロニー刺激因子、トロンボポイエチンなどのサイトカイン刺激では解除されなかった。しかし、マウス骨髄細胞にレトロウイルスを用いてBCR-ABLを遺伝子導入した後に骨髄移植したマウスCMLモデルでは、サイトカイン投与によるC/EBPbetaの発現上昇を介して、CML幹細胞が枯渇するという予備的実験結果が得られた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

低酸素により、C/EBPbetaの発現が負に制御されているという現象は、用いた二種類の細胞株で示すことができた。また、この変化は酸素分圧の変化に対しては可逆的に変化するということも明らかとなった。試験管内ではサイトカインによってC/EBPbetaの発現低下を解除させることはできなかったが、生体モデルではサイトカインによりC/EBPbetaの機能亢進が誘導できたことを示しており、本来の目的であるC/EBPbetaによるCML幹細胞の枯渇誘導という狙いは達成されている。実験動物施設の度重なる微生物汚染によって計画は遅延気味であるが、目的にむかって着実に進行している。

Strategy for Future Research Activity

上述のように、サイトカイン刺激に対するC/EBPbetaの変化は試験管内と生体内のモデルにおいて、それぞれ結果が異なっている。この差を生じるメカニズムについて明らかにするために、1)低酸素のマスター遺伝子であるHIF1alphaのC/EBPbeta発現制御における関与について、レトロウイルスによる過剰発現系、ノックダウン系と骨髄移植を組み合わて、明らかにする。 2)生体内でのサイトカイン投与が骨髄中の低酸素環境の分布や広がりを変化させている可能性について明らかにする。この結果によって、サイトカイン投与によってCML幹細胞を枯渇させるという治療背略におけるC/EBPbetaと低酸素の関与を明らかにする予定である。

Causes of Carryover

実験動物施設の微生物による汚染のためにマウスの繁殖およびマウスを用いた実験の一部に遅延が生じている。マウスを用いた実験には、サイトカイン、遺伝子導入試薬、マウス購入などの費用を計上しており、遅延した分を次年度に持ち越すこととなった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

実験動物施設の汚染問題は現時点では解決しており、動物実験は順次施行可能となっている。当該費用はマウスの購入や維持、抗体・試薬やプラスチック器具など消耗品の購入に充当する。また成果発表や研究打合わせのための旅費なども計上する予定である。

Remarks

所属教室のホームページ。

Research Products

• [Journal Article] CCAAT/enhancer binding protein beta is dispensable for normal and tumor development in lung. (2015)
  • Author(s): Cai Y, Hirata A, Nakayama S, VanderLaan PA, Levantini E, Yamamoto M, Hirai H, Wong KK, Costa DB, Watanabe H, Kobayashi SS
  • Journal Title: Plos ONE Volume: 10 Pages: -
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0120647
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CCR1-mediated Accumulation of Myeloid Cells in the Liver Microenvironment Promoting Mouse Colon Cancer Metastasis. (2014)
  • Author(s): Hirai H, Fujishita T, Kurimoto K, Miyachi H, Kitano S, Inamoto S, Itatani Y, Saitou M, Maekawa T, and Taketo MM
  • Journal Title: Clinical and Experimental Metastasis Volume: 31 Pages: 977-989
  • DOI: doi: 10.1007/s10585-014-9684-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parathyroid hormone enhances hematopoietic expansion via upregulation of cadherin-11 in bone marrow mesenchymal stromal cells. (2014)
  • Author(s): Yao H, Miura Y, Yoshioka S, Miura M, Hayashi Y, Tamura A, Iwasa M, Sato A, Hishita T, Higashi Y, Kaneko H, Ashihara E, Ichinohe T, Hirai H, Maekawa T
  • Journal Title: Stem Cells Volume: 32 Pages: 2245-2255
  • DOI: doi: 10.1002/stem.1701
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 大腸癌におけるSMAD4欠損によりケモカインCCL15が分泌され、CCR1陽性骨髄細胞が集積し、肝転移を促進する (2014)
  • Author(s): 板谷喜朗、河田健二、平位秀世、波多野悦朗、前川平、上本伸二、坂井義治、武藤誠
  • Journal Title: INTESTINE Volume: 18 Pages: -
  • DOI: -
• [Presentation] Essential Roles of C/EBPβ in Survival of Ly6C– monocytes. (2014)
  • Author(s): Akihiro Tamura, Hideyo Hirai, Asumi Yokota, Atsushi Sato, Hisayuki Yao, Masaki Iwasa, Aya Fujishiro, Yasuo Miura and Taira Maekawa
  • Organizer: The 56th ASH Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco (USA)
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] C-Terminal Domain of ABL Family Kinases, ABL and ARG, Defines Their Distinct Leukemogenic Activities in Vivo. (2014)
  • Author(s): Asumi Yokota, Hideyo Hirai, Tsukimi Shoji, Taira Maekawa and Keiko Okuda
  • Organizer: The 56th ASH Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco (USA)
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] CCR1-Mediated Formation of Liver Microenvironment for Cancer Metastasis. (2014)
  • Author(s): Hideyo Hirai, Teruaki Fujishita, Kazuki Kurimoto, Mitinori Saitou, Taira Maekawa and M Mark Taketo
  • Organizer: The 56th ASH Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco (USA)
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] Effects of Irradiation on the Functional Characteristics of Human Bone Marrow Mesenchymal Stromal/Stem Cells. (2014)
  • Author(s): Masaki Iwasa, Yasuo Miura, Aya Fujishiro, Akihiro Tamura, Atsushi Sato, Asumi Yokota, Yoko Nakagawa, Satoshi Yoshioka, Hideyo Hirai, Akira Andoh, Tatsuo Ichinohe and Taira Maekawa
  • Organizer: The 56th ASH Annual Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco (USA)
  • Year and Date: 2014-12-06 – 2014-12-09
• [Presentation] C-terminal domain of ABL and ARG kinases defines their distinct leukemogenic activities in mice. (2014)
  • Author(s): Yokota A, Hirai H, Maekawa M, Okuda K
  • Organizer: 第７６回日本血液学会学術総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2014-11-02
• [Presentation] Effect of irradiation on the characteristics of human bone marrow mesenchymal stromal/stem cells. (2014)
  • Author(s): Iwasa M, Miura Y, Yao H, Yoshioka S, Fujishiro A, Tamura A, Sato A, Yokota A, Hirai H, Ando A, Ichinohe T, Maekawa T
  • Organizer: 第７６回日本血液学会学術総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2014-11-01
• [Presentation] Isolation of mesenchymal stromal/stem cells from UCB ineligible for public UCB donation. (2014)
  • Author(s): Yoshioka S, Miura Y, Yao H, Iwasa M, Fujishiro A, Higashi Y, Yokota A, Tamura A, Sato A, Hirai H, Ichinohe T, Takaori-Kondo A, Maekawa T
  • Organizer: 第７６回日本血液学会学術総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2014-11-01
• [Presentation] C/EBPβpromotes initial expansion and exhaustion of hematopoietic stem cells in response to stresses. (2014)
  • Author(s): Sato A, Hirai H, Tamura A, Yokota A, Hayashi Y, Yao H, Yoshiioka S, Iwasa M, Miura Y, Maekawa T
  • Organizer: 第７６回日本血液学会学術総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2014-10-31
• [Presentation] Critical roles of C/EBP β for survival of Ly6C-Monocytes. (2014)
  • Author(s): Tamura A, Hirai H, Yokota A, Sato A, Yao H, Yoshioka S, Iwasa M, Miura Y, Ashihara E, Maekawa T
  • Organizer: 第７６回日本血液学会学術総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2014-10-31
• [Presentation] Involvement of C/EBP β in IFN α-induced differentiation of BCR-ABL-expressing leukemic cells. (2014)
  • Author(s): Yokota A, Hirai H, Hayashi Y, Tamura A, Sato A, Yao H,Yoshioka S, Iwasa M, Miura Y, Maekawa T
  • Organizer: 第７６回日本血液学会学術総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2014-10-31
• [Presentation] BCR-ABL発現白血病細胞に対するC/EBPβを介したIFNαの作用. (2014)
  • Author(s): 横田明日美、平位秀世、林 嘉宏、田村彰広、佐藤淳至、八尾尚幸、岩佐麿佐紀、藤城 綾、三浦康生、前川 平
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川)
  • Year and Date: 2014-09-26
• [Presentation] さい帯血バンク保存基準に満たない小容量さい帯血ユニットを利用した間葉系幹細胞樹立の試み (2014)
  • Author(s): 吉岡聡、三浦康生、八尾尚幸、岩佐磨佐紀、藤城綾、東弥生、田村彰広、佐藤淳至、横田明日美、平位秀世、一戸辰夫、高折晃史、前川平
  • Organizer: 第23回日本組織適合性学会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス(長崎)
  • Year and Date: 2014-09-15
• [Presentation] 抗ドナー抗体（DSA）陽性で高度な移植肝繊維化の進行を認めた症例に対して免疫抑制療法強化でDSAが陰性化し線維化が改善した1例. (2014)
  • Author(s): 平田義弘、吉澤淳、上田大輔、菱田理恵、万木紀美子、平位秀世、宮川文、小川絵里、安井良僚、園田真理、岡島英明、海道利実、前川平、羽賀博典、上本伸二
  • Organizer: 第23回日本組織適合性学会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス(長崎)
  • Year and Date: 2014-09-15
• [Presentation] 骨髄移植症例におけるドナー由来HLA抗体への対応 (2014)
  • Author(s): 万木紀美子、三浦康生、菱田理恵、平位秀世、北脇年雄、錦織桃子、菱澤方勝、近藤忠一、北野俊行、高折晃史、前川平
  • Organizer: 第62回日本輸血・細胞治療学会総会
  • Place of Presentation: 奈良文化会館(奈良)
  • Year and Date: 2014-05-16
• [Presentation] さい帯血バンク保存基準に満たない少容量さい帯血ユニットを利用した間葉系幹細胞樹立の試み (2014)
  • Author(s): 吉岡聡、三浦康生、八尾尚幸、岩佐磨佐紀、藤城綾、東弥生、田村彰広、佐藤淳至、横田明日美、平位秀世、一戸辰夫、高折晃史、前川平
  • Organizer: 第22回近畿臍帯血幹細胞移植研究会
  • Place of Presentation: ホテルグランヴィア大阪(大阪)
  • Year and Date: 2014-05-10
• [Remarks] 京都大学医学部附属病院・輸血細胞治療部
  • URL: http://dtm.kuhp.kyoto-u.ac.jp/