発癌関連転写制御領域（エンハンサー）の網羅的同定の為の国際共同研究
| Project/Area Number |
20KK0186
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 50:Oncology and related fields
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
村川 泰裕 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (50765469)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 真太郎 京都大学, 医学研究科, 助教 (20837869)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
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| Keywords | エンハンサー / 遺伝子発現 / 発がん / ヒトゲノム科学 / 乳がん / 遺伝子発現制御 / 発癌 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒト遺伝子の発現は、エンハンサー配列が制御する。そして、既知のエンハンサーの10倍以上の未知エンハンサーが存在することが示唆されている。申請者は、世界最高感度で機能的なエンハンサーを検出する手法を開発した。本課題では、NYメモリアルスローンケタリング癌研究病院とのタイトな国際共同研究のもと、乳がんや精巣腫瘍のエンハンサー解析を通して、発がんプロセスの根本的な理解を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト遺伝子の発現は、エンハンサー配列が制御する。エンハンサーは、遺伝子の転写開始点を活性化する。エンハンサーは、100 - 500塩基であり、１つの遺伝子に対し複数個存在する。c-MYC発癌遺伝子は30以上のエンハンサー（スーパーエンハンサー）があると考えられている。そして、既知のエンハンサー（9.3万）の10倍以上の未知エンハンサーが存在すると推定されており、ゲノム学のホット領域である。本課題では、申請者らが開発した世界最高感度で機能的なエンハンサーを検出するNative Elongating Transcript-Cap Analysis of Gene Expression（NET-CAGE）法 (Nature Genet. 2019、研究代表者が責任著者) を用いて、乳がんや清掃腫瘍に関連する発がん関連エンハンサーの同定を進めており、その数を増やしている。代表者は研究分担者の山田博士（NYメモリアルスローンケタリング癌研究病院（MSKCC）のScott Keeney教授のもとに７年間在籍）と共同し、乳がん発症の必須因子であるエストロゲンに依存的に活性化する7,715のエンハンサーを同定し、マウスを使った機能解析の共同研究を進めている。また代表者は海外に出張し、Scott Keeney教授とも対面で話した。申請者らは、MSKCCと共同研究を実施している。MSKCCのEkta Khurana助教授 (Leader of PCAWG cancer genomics)と共同し、ヒト乳癌のエストロゲン依存的エンハンサーに存在するDNA変異を解析したり、山田博士がKeeney教授が持つA-Tマウスを使い進めている乳癌モデル作成し機能解析を進めている。発がんメカニズムの根源的理解を目指して国際共同研究を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請者らが開発したNative Elongating Transcript-Cap Analysis of Gene Expression（NET-CAGE）法を用いて、乳がんや清掃腫瘍に関連する発がん関連エンハンサーの同定を進めており、発がん関連エンハンサーの数がどんどんと増えている。代表者は研究分担者の山田博士と共同し、乳がん発症の必須因子であるエストロゲンに依存的に活性化するエンハンサーを同定し、これらのエンハンサーの活性化ダイナミクスの計測に成功している。また、マウスを使った機能解析の共同研究を進めており、エストロゲンホルモンがエンハンサーを活性化する際に働く分子メカニズムを詳細に解析することに成功しており、MSKCCのEkta Khurana助教授やScott Keeney教授との共同が順調に進んでいる。発がんに関連するエンハンサーを独自技術により同定し、そしてその発現ダイナミクスを計測し、さらにトランスクリプトームの変化を網羅的に検出し、さらにマウスでの機能解析を行っており、発がんメカニズムの根源的理解を目指したMSKCCとの国際共同研究を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度が最終年度であり、下記の3つの国際共同研究課題を終了させる。(1)乳癌において、エストロゲン依存的エンハンサーに存在する変異を解析。エストロゲンによる増殖刺激は、乳癌発生に必須の因子である。エストロゲンにより活性化された受容体は転写因子として、エンハンサーを活性化する。エストロゲン依存的に活性化される機能的なエンハンサーを、NET-CAGE法を用いることで網羅的に同定する。申請者は分担研究者と共同し、乳癌のエストロゲン依存的エンハンサーに存在するドライバー変異を同定する。目的を実現する為に、乳癌の全ゲノム配列情報を、MSKCCのKhurana助教授を通じて恒常的に収集し、。カルテ情報（例、ホルモン治療抵抗生）に紐付けされた乳癌全ゲノム配列情報を収集する。(2)ATMキナーゼ欠損（A-T）マウスを使い進めている乳癌モデル作成を完成する。Top2によるゲノム切断を効率よく再結合できないミュータント乳癌細胞（例、ATM欠損）では、エストロゲン依存的に活性化されるエンハンサーの機能が亢進し、エストロゲン刺激直後にc-MYC発現の亢進を発見した。この亢進がマウス乳腺上皮においても観察されることを、研究分担者はMSKCCで確認した。その結果、A-Tマウスはエストロゲン注射後の乳腺上皮増殖が対照マウスより高い（次頁に詳細を記載）。このマウスの表現型を詳細に観察し、メカニズムの解明を行う。(3)マウス精子発生の各発生段階で活性化するエンハンサーを網羅的に同定し、精巣関連腫瘍のメカニズム解析を行う。このように発がんメカニズムの根源的理解を目指してMSKCCとの国際共同研究を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(21 results)
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[Journal Article] Identification of candidate PAX2-regulated genes implicated in human kidney development2021
Author(s)
Yuta Yamamura, Kengo Furuichi, Yasuhiro Murakawa, Shigeki Hirabayashi, Masahito Yoshihara, Keisuke Sako, Shinji Kitajima, Tadashi Toyama, Yasunori Iwata, Norihiko Sakai, Kazuyoshi Hosomichi, Philip M Murphy, Atsushi Tajima, Keisuke Okita, Kenji Osafune, Shuichi Kaneko, Takashi Wada
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Journal Title
Scientific reports
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 9123-9123
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] APOBEC3B is preferentially expressed at the G2/M phase of cell cycle2021
Author(s)
Hirabayashi Shigeki、Shirakawa Kotaro、Horisawa Yoshihito、Matsumoto Tadahiko、Matsui Hiroyuki、Yamazaki Hiroyuki、Sarca Anamaria Daniela、Kazuma Yasuhiro、Nomura Ryosuke、Konishi Yoshinobu、Takeuchi Suguru、Stanford Emani、Kawaji Hideya、Murakawa Yasuhiro、Takaori-Kondo Akifumi
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Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications
Volume: 546
Pages: 178-184
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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