肝癌エピゲノム異常の多様性を形成するヒドロキシメチルシトシン修飾異常の解明

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25860521
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 永江 玄太 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (10587348)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 肝臓学

Research Abstract

本研究の目的は、肝癌にみられる異常メチル化の生成メカニズムとその意義を、近年同定されたDNA 脱メチル化経路の観点から明らかにすることである。肝癌における新たなエピゲノムの制御異常を解明することは、肝癌発癌過程における分子生物学的機序の理解につながるだけでなく、このパスウェイを標的とした治療法の開発など、臨床応用にも重要な意味をもつ。そこで、本研究では、ヒドロキシメチルシトシン（以下、hmC）を定量的かつゲノムワイドに検出できる系を確立したうえで、具体的に以下のことを明らかにすることを目的とする。
初年度（平成25年度）
１） 肝癌組織のどの程度の領域にhmC 修飾がみられるか。正常肝臓組織との比較において、異常なhmC 修飾領域はどのような遺伝子にみられるか。発癌母地である肝硬変の段階からhmC 修飾に変化がみられるか。癌組織のTET1 発現レベルは、異常なhmC 修飾の程度と関連しているか。２） mC 修飾の分布とはどのような関係にあるか。特に、正常肝臓組織と比較して異常低メチル化状態にある領域と関連しているか。CpG アイランドを有するプロモーター領域との関連はどうか。また、遺伝子の発現状態に対する影響はみられるか。
次年度以降（平成26年度以降）
３） TET1 の発現上昇を示す肝癌細胞株で、TET1 遺伝子の発現を抑制、あるいはTET1 の酵素活性を阻害した場合に、どのような遺伝子にシトシン修飾（mC およびhmC）状態の変化が見られるか。シトシン修飾に変化がみられる領域に、ヒストン修飾には変化が見られるか。また、標的となっている遺伝子の発現は変化しているか。４） 上記のようなTET1の機能阻害により、細胞増殖や細胞形態などの癌細胞株の特性に変化はみられるか。

Current Status of Research Progress

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

Reason

肝癌組織および正常肝臓組織のhmC 修飾の分布を明らかにし、異常なhmC 修飾領域を有する遺伝子を同定した。発癌母地である肝硬変の段階からhmC 修飾に変化がみられた。癌組織のTET1 発現レベルは、異常なhmC 修飾の程度と関連していた。２） mC 修飾の分布とはプロモーター周囲において明らかに異なる分布を認めた。gene bodyのhmC修飾は遺伝子の発現状態に正に相関し、転写開始点近傍のmC修飾は負の相関を認めた。

Strategy for Future Research Activity

TET1 の発現上昇を示す肝癌細胞株で、TET1 遺伝子の発現を抑制、あるいはTET1 の酵素活性を阻害した場合に、どのような遺伝子にシトシン修飾（mC およびhmC）状態の変化が見られるか。シトシン修飾に変化がみられる領域に、ヒストン修飾には変化が見られるか。また、標的となっている遺伝子の発現は変化しているか。などを検討する。
上記のようなTET1の機能阻害により、細胞増殖や細胞形態などの癌細胞株の特性に変化はみられるかについても検討を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本年度は分子生物学実験が効率よく進行したため、当初の予定より物品使用が少なく終了した。
26年度に必要分を追加購入を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Concurrent activation of acetylation and tri-methylation of H3K27 in a subset of hepatocellular carcinoma with aggressive behavior. (2014)
  • Author(s): Hayashi A, Yamauchi N, Shibahara J, Kimura H, Morikawa T, Ishikawa S, Nagae G, Nishi A, Sakamoto Y, Kokudo N, Aburatani H, Fukayama M.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Pages: e91330
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0091330.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] H3F3A K27M mutations in thalamic gliomas from young adult patients. (2014)
  • Author(s): Aihara K, Mukasa A, Gotoh K, Saito K, Nagae G, Tsuji S, Tatsuno K, Yamamoto S, Takayanagi S, Narita Y, Shibui S, Aburatani H, Saito N.
  • Journal Title: Neuro Oncology Volume: 16 Pages: 140-6
  • DOI: 10.1093/neuonc/not144.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Landscape of genetic lesions in 944 patients with myelodysplastic syndromes. (2014)
  • Author(s): Haferlach T, Nagata Y, Grossmann V, Okuno Y, Bacher U, Nagae G, Schnittger S, Sanada M, Kon A, Alpermann T, Yoshida K, Roller A, Nadarajah N, Shiraishi Y, Shiozawa Y, Chiba K, Tanaka H, Koeffler HP, Klein HU, Dugas M, Aburatani H, Kohlmann A, Miyano S, Haferlach C, Kern W, Ogawa S.
  • Journal Title: Leukemia Volume: 28 Pages: 241-7
  • DOI: 10.1038/leu.2013.336.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Concurrent loss of Ezh2 and Tet2 cooperates in the pathogenesis of myelodysplastic disorders. (2013)
  • Author(s): Muto T, Sashida G, Oshima M, Wendt GR, Mochizuki-Kashio M, Nagata Y, Sanada M, Miyagi S, Saraya A, Kamio A, Nagae G, Nakaseko C, Yokote K, Shimoda K, Koseki H, Suzuki Y, Sugano S, Aburatani H, Ogawa S, Iwama A.
  • Journal Title: J Exp Med. Volume: 210 Pages: 2627-39
  • DOI: 10.1084/jem.20131144.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recurrent mutations in multiple components of the cohesin complex in myeloid neoplasms. (2013)
  • Author(s): Kon A, Shih LY, Minamino M, Sanada M, Shiraishi Y, Nagata Y, Yoshida K, Okuno Y, Bando M, Nakato R, Ishikawa S, Sato-Otsubo A, Nagae G, et al.
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 45 Pages: 1232-7
  • DOI: 10.1038/ng.2731.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Integrated molecular analysis of clear-cell renal cell carcinoma. (2013)
  • Author(s): Sato Y, Yoshizato T, Shiraishi Y, Maekawa S, Okuno Y, Kamura T, Shimamura T, Sato-Otsubo A, Nagae G, Suzuki H, Nagata Y, Yoshida K, Kon A, Suzuki Y, Chiba K, Tanaka H, Niida A, Fujimoto A, Tsunoda T, Morikawa T, Maeda D, Kume H, Sugano S, Fukayama M, Aburatani H, Sanada M, Miyano S, Homma Y, Ogawa S.
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 45 Pages: 860-7
  • DOI: 10.1038/ng.2699.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histone demethylase KDM4C regulates sphere formation by mediating the cross talk between Wnt and Notch pathways in colonic cancer cells. (2013)
  • Author(s): Yamamoto S, Tateishi K, Kudo Y, Yamamoto K, Isagawa T, Nagae G, Nakatsuka T, Asaoka Y, Ijichi H, Hirata Y, Otsuka M, Ikenoue T, Aburatani H, Omata M, Koike K.
  • Journal Title: Carcinogenesis Volume: 34 Pages: 2380-8
  • DOI: 10.1093/carcin/bgt174.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of NF-κB signaling in the maintenance of pluripotency of human induced pluripotent stem cells. (2013)
  • Author(s): Takase O, Yoshikawa M, Idei M, Hirahashi J, Fujita T, Takato T, Isagawa T, Nagae G, Suemori H, Aburatani H, Hishikawa K.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8 Pages: e56399
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0056399.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Single cell transcriptome analysis of liver cancer stem cells (2014)
  • Author(s): Genta Nagae, Hiromitsu Ito, Shinji Tanaka, Hiroyuki Aburatani
  • Organizer: Keystone symposia
  • Place of Presentation: Banff, Canada
  • Year and Date: 20140204-20140204
• [Presentation] Variable patterns of aberrant promoter methylation in clinical cancer tissues (2013)
  • Author(s): Genta Nagae, Shingo Tsuji, Hiroyuki Aburatani
  • Organizer: 第72回日本癌学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 20131003-20131003
• [Presentation] Cytosine methylation dynamics during hepatic differentiation (2013)
  • Author(s): 永江玄太 ・ 白木伸明 ・神尾明日香 ・藤田隆教 ・粂昭苑・ 油谷浩幸
  • Organizer: 第7回エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 20130530-20130531