クロマチンリモデリング関連遺伝子の変異に基づく新規がん治療法の開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26830122
• Research Institution: National Cancer Center Japan
• Principal Investigator: 荻原 秀明 独立行政法人国立がん研究センター, 研究所, 研究員 (40568953)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: Epigenetics / Chromatin Remodeling / Synthetic Lethal / Molecular Target Therapy

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、様々ながんで10-50％と非常に高頻度に変異・異常のあるクロマチンリモデリング（CR）関連遺伝子に着目し、それらの遺伝子と合成致死性を示す遺伝子を探索する研究である。本年度において、がんで高頻度に異常のあるSWI/SNF クロマチンリモデリング遺伝子ARID1AおよびSNF5との合成致死遺伝子の探索を行った。
ARID1A遺伝子との合成致死遺伝子の探索について、ARID1A野生型およびノックアウト細胞株を用いて、1478種類の創薬標的遺伝子に対するsiRNAライブラリーを用いて、合成致死スクリーニングを行った。その結果、ARID1A遺伝子の合成致死遺伝子となる候補遺伝子として遺伝子Xが得られた。遺伝子Xは酵素活性を持たないもののその遺伝子産物は、酵素活性をもつタンパク質Yと複合体を形成していた。そこでARID1Aと遺伝子Yとの合成致死性を検討した。その結果、遺伝子YもARID1Aと合成致死性の関係にあることが分かった。即ち、ARID1A変異株においてXYからなる複合体を抑制することで合成致死性を示すことが示唆された。したがって、創薬標的の観点において、Yの阻害剤あるいはXY複合体の結合阻害剤等を開発することでARID1A変異がんに特異的に有効な合成致死治療法が期待できることが示唆された。
SNF5遺伝子との合成致死遺伝子の探索について、SNF5欠損型変異細胞株と正常型細胞株を用いて、138種類のクロマチン制御関連遺伝子に対するsiRNAライブラリーを用いて、合成致死スクリーニングを行った。その結果、候補遺伝子が複数種類得られた。現在それらについて、他のSNF5変異細胞株を用いて検証している状況である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

様々ながんで10-50％と非常に高頻度に変異・異常のあるクロマチンリモデリング（CR）関連遺伝子の中でもARID1Aが最も変異頻度が高い遺伝子である。ARID1Aノックアウト細胞株を用いて、創薬標的遺伝子の中からARID1Aとの合成致死遺伝子の候補を抽出することができたため。

Strategy for Future Research Activity

ARID1Aと合成致死遺伝子XYとの研究において、今後はARID1A変異がん細胞株を複数種類用いて、ARID1Aノックアウト細胞株だけではなく、ARID1A変異がん細胞株でも遺伝子XYを抑制することで合成致死性を示すかを検証する。その結果を踏まえて、in vivoでの合成致死性の検証や合成致死性のメカニズムを検討していく。
SNF5との合成致死遺伝子のスクリーニングにより得られた標的候補遺伝子についても、複数のSNF5変異がん細胞株を用いて合成致死に一般性があるかを検証していく。
siRNAスクリーニングによる標的遺伝子を同定できた場合においてもその遺伝子自体が創薬標的になり得ない場合も有り得る。そうした問題に対して、化合物ライブラリーを用いたスクリーニングについても今後検討していきたいと考えている。

Causes of Carryover

当該年度で使用した消耗品は研究室の既存の消耗品で賄えたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度における研究に必要な消耗品の購入に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Fine-tuning of DNA damage-dependent ubiquitination by OTUB2 supports the DNA repair pathway choice (2014)
  • Author(s): Kato K, Nakajima K, Ui A, Muto-Terao Y, Ogiwara H, Nakada S
  • Journal Title: Mol Cell Volume: 53 Pages: 617 630
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.01.030.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Carbon-ion beam irradiation kills X-ray-resistant p53-null cancer cells by inducing mitotic catastrophe (2014)
  • Author(s): Amornwichet N, Oike T, Shibata A, Ogiwara H, Tsuchiya N, Yamauchi M, Saitoh Y, Sekine R, Isono M, Yoshida Y, Ohno T, Kohno T, Nakano T
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Pages: e115121
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0115121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proposal for a synthetic lethality therapy using the paralog dependence of cancer cells--response (2014)
  • Author(s): Oike T, Ogiwara H, Nakano T, Kohno T
  • Journal Title: Cancer Res Volume: 74 Pages: 4989 4949
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-14-0674
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] C646, a selective small molecule inhibitor of histone acetyltransferase p300, radiosensitizes lung cancer cells by enhancing mitotic catastrophe (2014)
  • Author(s): Oike T, Komachi M, Ogiwara H, Amornwichet N, Saitoh Y, Torikai K, Kubo N, Nakano T, Kohno T
  • Journal Title: Radiother Oncol Volume: 111 Pages: 222 227
  • DOI: 10.1016/j.radonc.2014.03.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Druggable oncogene fusions in invasive mucinous lung adenocarcinoma (2014)
  • Author(s): Nakaoku T, Tsuta K, Ichikawa H, Shiraishi K, Sakamoto H, Enari M, Furuta K, Shimada Y, Ogiwara H, Watanabe S, Nokihara H, Yasuda K, Hiramoto M, Nammo T, Ishigame T, Schetter AJ, Okayama H, Harris CC, Kim YH, Mishima M, Yokota J, Yoshida T, Kohno T
  • Journal Title: Clin Cancer Res Volume: 20 Pages: 3087 3093
  • DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-14-0107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SWI/SNF factors required for cellular resistance to DNA damage include ARID1A and ARID1B and show interdependent protein stability (2014)
  • Author(s): Watanabe R, Ui A, Kanno S, Ogiwara H, Nagase T, Kohno T, Yasui A
  • Journal Title: Cancer Res Volume: 74 Pages: 2465 2475
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-13-3608
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular mechanisms underlying oncogenic RET fusion in lung adenocarcinoma (2014)
  • Author(s): Mizukami T, Shiraishi K, Shimada Y, Ogiwara H, Tsuta K, Ichikawa H, Sakamoto H, Kato M, Shibata T, Nakano T, Kohno T
  • Journal Title: J Thorac Oncol Volume: 9 Pages: 622 630
  • DOI: 10.1097/JTO.0000000000000135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chromatin-regulating proteins as targets for cancer therapy (2014)
  • Author(s): Oike T, Ogiwara H, Amornwichet N, Nakano T, Kohno T
  • Journal Title: J Radiat Res Volume: 55 Pages: 613 628
  • DOI: 10.1093/jrr/rrt227
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible involvement of LKB1-AMPK signaling in non-homologous end joining (2014)
  • Author(s): Ui A, Ogiwara H, Nakajima S, Kanno S, Watanabe R, Harata M, Okayama H, Harris CC, Yokota J, Yasui A, Kohno T
  • Journal Title: Oncogene Volume: 33 Pages: 1640 1648
  • DOI: 10.1038/onc.2013.125
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Synthetic lethality-based therapy targeting paralogous genes in cancer with chromatin regulating gene deficiencies (2014)
  • Author(s): Hideaki Ogiwara, Takahiro Oike, Takashi Kohno
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Presentation] Synthetic lethality-based treatment strategy for cancers deficient in chromatin remodeling factor BRG1 (2014)
  • Author(s): Takahiro Oike, Hideaki Ogiwara, Yuichi Tominaga, Kentaro Ito, Koji Tsuta, Tatsuji Mizukami, Yoko Shimada, Hisanori Isomura, Mayumi Komachi, Koh Furuta, Shun-ichi Watanabe, Takashi Nakano, JunYokota, Takashi Kohno
  • Organizer: 第73回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [Remarks] 国立がん研究センター研究所 分子診断・個別化医療開発グループ ゲノム生物学研究分野
  • URL: http://www.ncc.go.jp/jp/nccri/divisions/genome_biology/index.html