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難治性消化器癌におけるSET関連ヒストンメチル化修飾酵素の分子病理学的検討

Research Project

Project/Area Number 16K08647
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Human pathology
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

秋山 好光  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (80262187)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 真二  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30253420)
島田 周  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (20609705)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsヒストン修飾 / 難治性癌 / エピゲノム / ヒストンメチル化 / SETドメイン / メチル化
Outline of Annual Research Achievements

ヒストン修飾変化と癌との関連性が注目されており、EZH2やSETDB1を含むSETドメインと呼ばれる保存された領域を持つヒストンメチル化修飾因子(酵素)の発現異常が多くの癌で検出されている。我々は胃癌組織を用いてSET関連遺伝子の一つであるSETDB2の免疫組織化学染色を行い、SETDB2タンパク質が胃癌の約30%で高発現していることを明らかにした。臨床病理学的諸性状との関係ではSETDB2の発現異常頻度は進行胃癌で高く、患者予後が有意に悪かった。機能的解析の結果、SETDB2を強制発現すると、胃癌細胞の増殖および浸潤能が亢進した。更にSETDB2はヒストンH3K9のトリメチル化活性機能を持つことが示唆された。SETDB2は癌抑制遺伝子WWOXとCADM1のプロモーター領域にリクルートされると、その部分のヒストンH3K9トリメチル化を介してこれら遺伝子の発現を抑制していることを明らかにした。またエピジェネティック阻害薬(X)を処理するとSETDB2高発現胃癌細胞株の細胞増殖が低下した。これらの研究は一過性発現実験系であるため、更にレンチウイルスを用いたSETDB2を安定的に発現する胃癌細胞株とゲノム編集法を用いたSETDB2ノックアウト細胞株の樹立を行うことで検証実験を行っている。更にSETDB2と複合体を作るタンパク質を明らかにし、現在解析を進めている。また膵神経内分泌腫瘍におけるDAXX遺伝子の発現低下ヒストンH3K9のトリメチル化の関連、膵癌でのヒストンリジンメチル化酵素KDM6Aの発現低下とヒストン脱アセチル化酵素阻害剤の有効性、および胃癌におけるヒストンアルギニンメチル化酵素PRMT6の発現亢進を明らかにするなど、エピジェネティクス構成因子の異常と臨床病理学的諸因子との関連や機能的役割の解析を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度は胃癌におけるSETDB2発現亢進に関する論文発表ができたので、平成29年度はその機能的役割を解析するため、SETDB2のFLAG付きおよびGFP付きベクターを導入した安定発現細胞株とCRISPR/Cas9によるノックアウト細胞株を樹立した。SETDB2高発現細胞株を用いて、免疫沈降法によるSETDB2と結合する因子の探索を行った。またSETDB2を高発現させた細胞株にエピジェネティック治療薬を複数試したところ、一部の治療薬でSETDB2発現抑制と細胞増殖抑制効果が得られた。この治療薬(X)は他のSET関連酵素の阻害剤でもあり、平成30年度は免疫沈降解析を更に進め、SETDB2と複合体形成しているタンパク質(Y)を明らかにした。近年、H3K9トリメチル化に関わるSET関連タンパク質SETDB1とSUV39H1がヒストンシャペロンの1つであるDAXXと結合することが報告された。我々の検討では膵神経内分泌腫瘍においてDAXXは標的遺伝子PCDH7のH3K9トリメチル化を介してがん抑制的に働くことを明らかにした。更に、ヒストンアルギニンメチル化酵素PRMT6とヒストン脱メチル化酵素KDM6の異常がそれぞれ膵臓癌と胃癌で多いことを報告した。マウスの実験系において、KDM6AやPRMT6では造腫瘍性実験を進めたが、SETDB2に関してはやや遅れている。しかし、ヒト組織検体を用いたクロマチン免疫沈降法(Chromatin Immunoprecipitation ChIP)を確立することができるなどの成果が得られるなど全体的には十分な成果が得られている。

Strategy for Future Research Activity

胃癌におけるSETDB2の発現異常を報告したので、引き続き、その機能解析と阻害剤探索を進めている。ヒストン修飾因子の解析においてChIP解析は必須であるが、従来より細胞株を用いた解析が多くの施設で行われているものの、組織検体ではChIPの条件設定が難しかった。本研究において組織を用いたChIP解析が可能になったので、難治性癌組織を用いたヒストン修飾変化の解析を行っている。マウス実験系に関してはSETDB2に関する抗癌剤投与を行うことを計画したが、in vitroでの成果までの到達であり、この部分の未使用額が生じた。現在、いくつかのヒストンSET関連酵素は、複合体(例えば、MLL4はKDM6Aと複合体形成する)を作って機能していることが報告されており、タンパク質間相互作用が注目されている。論文を作成する上でSETDB2の阻害剤についてより詳細に検討すること、および機能的実験(相互作用するタンパク質の解析)の追加が必要となり、最終年度以降も研究を継続することとなった。DAXX、KDM6A、PRMT6とSET関連酵素との相互作用についても検討が必要と考えている。以上の理由をもとに、補助事業期間の延長申請を行い、承認された。

Report

(3 results)
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report

Research Products

(28 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation Book

  • [Int'l Joint Research] Peking University(China)

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  • [Journal Article] Asymmetric dimethylation at histone H3 arginine 2 by PRMT6 in gastric cancer progression2019

    • Author(s)
      Okuno K, Akiyama Y, Shimada S, Nakagawa M, Tanioka T, Inokuchi M, Yamaoka S, Kojima K, Tanaka S.
    • Journal Title

      Carcinogenesis

      Volume: 40 Pages: 15-26

    • DOI

      10.1093/carcin/bgy147

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  • [Journal Article] Comprehensive molecular and immunological characterization of hepatocellular carcinoma2019

    • Author(s)
      Shimada S, Mogushi K, Akiyama Y, Furuyama T, Watanabe S, Ogura T, Ogawa K, Ono H, Mitsunori Y, Ban D, Kudo A, Arii S, Tanabe M, Wands JR, Tanaka S.
    • Journal Title

      EBioMedicine.

      Volume: 40 Pages: 457-470

    • DOI

      10.1016/j.ebiom.2018.12.058

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      Fukamachi H., Kim S., K., Koh J., Lee H. S., Sasaki Y., Yamashita K., Nishikawaji T., Shimada S., Akiyama Y., Byeon S. J., Bae D. H., Okuno K., Nakagawa M., Tanioka T., Inokuchi M., Kawachi H., Tsuchiya K., Kojima K., Tokino T., Eishi Y., Kim Y. S., Kim W. H., Yuasa Y., Tanaka S.
    • Journal Title

      J Exp Clin Cancer Res

      Volume: 38 Pages: 127-127

    • DOI

      10.1186/s13046-019-1121-3

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  • [Journal Article] 膵神経内分泌腫瘍におけるDAXX/ATRX異常とクロマチン修飾変化.2019

    • Author(s)
      上田浩樹、秋山好光、田中真二.
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      肝胆膵

      Volume: 78 Pages: 39-46

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  • [Journal Article] Identification of selective inhibitors for diffuse-type gastric cancer cells by screening of annotated compounds in preclinical models2018

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      Shimada S, Akiyama Y, Mogushi K, Ishigami-Yuasa M, Kagechika H, Nagasaki H, Fukamachi H, Yuasa Y, Tanaka S.
    • Journal Title

      British Journal of Cancer

      Volume: - Pages: 972-984

    • DOI

      10.1038/s41416-018-0008-y

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  • [Journal Article] FABP4 overexpressed in intratumoral hepatic stellate cells within hepatocellular carcinoma with metabolic risk factors.2018

    • Author(s)
      Chiyonobu N、Shimada S、Akiyama Y、Mogushi K、Itoh M、Akahoshi K、Matsumura S、Ogawa K、Ono H、Mitsunori Y、Ban D、Kudo A、Arii S、Suganami T、Yamaoka S、Ogawa Y、Tanabe M、Tanaka S
    • Journal Title

      Am. J. Pathol.

      Volume: 188 Pages: 1213-1224

    • DOI

      10.1016/j.ajpath.2018.01.012

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  • [Journal Article] Tumor suppressor functions of DAXX through histone H3.3/H3K9me3 pathway in pancreatic neuroendocrine tumors.2018

    • Author(s)
      Ueda H, Akiyama Y, Shimada S, Mogushi K, Serizawa M, Matsumura S, Mitsunori Y, Aihara A, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Tanabe M, Tanaka S.
    • Journal Title

      Endocrine-Related Cancer

      Volume: 25(6) Pages: 619-631

    • DOI

      10.1530/erc-17-0328

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Acquired Resistance with Epigenetic Alterations Under Long-Term Antiangiogenic Therapy for Hepatocellular Carcinoma2017

    • Author(s)
      Ohata Y, Akiyama Y, Shimada S, Mogushi K, Nakao K, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Tanabe M, Tanaka S.
    • Journal Title

      Mol Cancer Ther.

      Volume: in press Pages: 1155-1165

    • DOI

      10.1158/1535-7163.mct-16-0728

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  • [Journal Article] Meeting Report of the Fifth International Cancer Epigenetics Conference in Beijing, China, October 20162017

    • Author(s)
      Gao D, Herman JG, Cui H, Jen J, Fuks F, Brock MV, Ushijima T, Croce C, Akiyama Y, Guo M.
    • Journal Title

      Epigenomics

      Volume: 9 Pages: 937-941

    • DOI

      10.2217/epi-2017-0030

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  • [Journal Article] ARID2 modulates DNA damage response in human hepatocellular carcinoma cells2017

    • Author(s)
      Oba A, Shimada S, Akiyama Y, Nishikawaji T, Mogushi K, Ito H, Matsumura S, Aihara A, Mitsunori Y, Ban D, Ochiai T, Kudo A, Asahara H, Kaida A, Miura M, Tanabe M, Tanaka S.
    • Journal Title

      J Hepatol.

      Volume: in press Pages: 942-951

    • DOI

      10.1016/j.jhep.2016.12.026

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      2017 Research-status Report
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  • [Journal Article] Oncogenic roles of the SETDB2 histone methyltransferase in gastric cancer2017

    • Author(s)
      Nishikawaji T, Akiyama Y, Shimada S, Kojima K, Kawano T, Eishi Y, Yuasa Y, Tanaka S.
    • Journal Title

      Oncotarget

      Volume: 7 Pages: 67251-67265

    • DOI

      10.18632/oncotarget.11625

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    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 肝細胞癌における高頻度変異および特異的免疫サブタイプの解明と免疫precision medicine への展開.2018

    • Author(s)
      田中真二、大庭篤志、島田周、秋山好光、小川康介、小野宏晃、光法雄介、伴大輔、工藤篤、田邉稔.
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      第73 回日本消化器外科学会総会
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      島田周, 千代延記道, 秋山好光, 田中真二.
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      第77 回日本癌学会学術総会
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  • [Presentation] 肝細胞癌においてDEPDC5 不活化はp 62 発現上昇を介してロイシン欠乏に対する抵抗性の獲得に寄与する.2018

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    • Organizer
      第77 回日本癌学会学術総会
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  • [Presentation] 膵内分泌腫瘍においてDAXX はヒストンH3.3/H3K9 トリメチル化を介して癌抑制因子として働く.2018

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      秋山好光, 島田周, 田邉稔, 田中真二.
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      第77 回日本癌学会学術総会
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  • [Presentation] 低分化型胃がんは、形成過程の異なる2つのクラスターに分類できる.2018

    • Author(s)
      深町博史, 西川路武人, 島田周, 秋山好光, 湯浅保仁, 土屋輝一郎, 田中真二.
    • Organizer
      第77 回日本癌学会学術総会
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  • [Presentation] Molecular mechanisms of SETDB2 histone methyltransferase overexpression in gastric cancer.2017

    • Author(s)
      Akiyama Y, Nishikawaji T, Shimada S, Yuasa Y, Tanaka S
    • Organizer
      第76回日本癌学会総会
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  • [Presentation] 臨床で活用されているDNAメチル化診断技術とがんの早期発見・治療への期待2017

    • Author(s)
      秋山好光
    • Organizer
      がん早期診断の最新技術と実用化セミナー
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Expression changes of the histone H3 lysine methyltransferase genes and their function in gastric cancer2016

    • Author(s)
      Akiyama Y, Nishikawaji T, Shimada S, Deng D, Kim WH, Zhu WG, Yuasa Y, Tanaka S.
    • Organizer
      5th International Cancer Epigenetics Meeting
    • Place of Presentation
      Beijing, 中国
    • Year and Date
      2016-10-20
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      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Reduced expression of SET7/9, a histone mono-methyltransferase, is associated with gastric cancer progression2016

    • Author(s)
      Akiyama Y, Nishikawaji T, Shimada S, Sakamoto A, Yuasa Y, Tanaka S.
    • Organizer
      第75回日本癌学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜, 横浜
    • Year and Date
      2016-10-06
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  • [Presentation] SETDB2 contributes to gastric cancer progression by deregulating the expression of tumor suppressor genes2016

    • Author(s)
      Nishikawaji T, Akiyama Y, Shimada S, Yuasa Y, Tanaka S.
    • Organizer
      第75回日本癌学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜, 横浜
    • Year and Date
      2016-10-06
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Reduced expression and its function of SET7/9, a histone methyltransferase gene, in gastric cancer2016

    • Author(s)
      Akiyama Y, Nishikawaji T, Shimada S, Sakamoto A, Deng D, Kim WH, Zhu WG, Yuasa Y, Tanaka S.
    • Organizer
      The 35th Sapporo International Cancer Symposium
    • Place of Presentation
      ロイトン札幌, 札幌
    • Year and Date
      2016-06-24
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Expression changes of the histone methyltransferase genes, SETDB2, in gastric cancers2016

    • Author(s)
      Akiyama Y, Nishikawaji T, Shimada S, Yuasa Y, Tanaka S.
    • Organizer
      26th Seoul International Cancer Symposium
    • Place of Presentation
      Seoul, 韓国
    • Year and Date
      2016-06-17
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マウス胃がん細胞株を用いたTwist1発現における複合的なエピゲノム制御機構の解明2016

    • Author(s)
      秋山好光、坂本鮎菜、島田周、湯浅保仁、田中真二.
    • Organizer
      第10回日本エピジェネティクス研究会年会
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター, 大阪
    • Year and Date
      2016-05-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 胃がんにおけるヒストンメチル化酵素SETDB2の標的遺伝子に対する発現制御機構2016

    • Author(s)
      西川路 武人, 秋山好光, 島田周, 湯浅保仁, 田中真二.
    • Organizer
      第10回日本エピジェネティクス研究会年会
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター, 大阪
    • Year and Date
      2016-05-19
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Book] 疾患・病態検査・診断法の開発2017

    • Author(s)
      秋山好光(分担)
    • Total Pages
      489
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861046742
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2019-12-27  

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