デザインされた誘発Dicによる微小核/クロモトリプシス形成過程の解析

• 研究課題/領域番号: 18K11647
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分63020:放射線影響関連
• 研究機関: 広島大学 (2023); 福島県立医科大学 (2018-2022)
• 研究代表者: 津山 尚宏 広島大学, PSI GMP教育研究センター, 主幹特任学術研究員 (10335747)
• 研究分担者: 阿部 悠 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 助教 (00722472) ; 柳 亜希 福島県立医科大学, 医学部, 助手 (60803525) ; 坂井 晃 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (70284221)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 染色体異常 / 二動原体染色体 / 微小核 / クロモトリプシス / 染色体転座 / ゲノム編集 / 放射線発がん

研究成果の概要

DNA二本鎖切断の誤修復によりランダムに生じる染色体異常のうち、転座(Tr)は娘細胞に分配されるが二動原体染色体(Dic)は間期に微小核を形成して自然免疫応答を惹起し、次の細胞周期にクロモトリプシス（染色体破砕）を形成する。染色体異常を解析するため、予めゲノム編集を行った細胞を使ったCre-loxやCRISPR-Cas9システムを用いて特定の染色体間にTrやDicの誘発を試みた。TrやDicの生成頻度は正常細胞では10^-6程度と大変低く、Dic解析のため多数の細胞を得ることは困難であった。Tr誘導iPS細胞は増やすことができるため遺伝子発現の変動解析を行い、変動遺伝子を同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

染色体異常解析は形態学的な解析が中心で、病気の原因となる特定の染色体異常以外は影響解析が十分に行われていない。本研究はランダムに生じる染色体異常のモデル系として、ゲノム編集を用いた配列特異的にデザインされたDSB誘導技術が、DSB修復を介した染色体異常機構の解明を効率よく進めるために有効であることがわかった。またランダムに生じる染色体転座が遺伝子発現に影響する可能性を示した。今後この解析法、およびこの解析から判明した機序を基盤に効率よくDicを誘導する技術を見出し、本研究では効率よく進められなかったDicとその転帰の解析を行うことが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Influence of matrix effects by inorganic ions in single-cell direct mass spectrometry (2023)
  • 著者名/発表者名: Kato Y, Kudoh S, Sugiyama E, Sakane I, Tsuyama N, Toyo’oka T, Todoroki K, Hajime Mizuno
  • 雑誌名: Medical Mass Spectrometry 巻: 7 号: 1 ページ: 43-52
  • DOI: 10.24508/mms.2023.06.003
  • ISSN: 2432-7441, 2432-745X
  • 年月日: 2023-06-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] No increase in translocated chromosomal aberrations, an indicator of ionizing radiation exposure, in childhood thyroid cancer in Fukushima Prefecture. (2023)
  • 著者名/発表者名: Sakai A, Tsuyama N, Ohira T, Sugai-Takahashi M, Ohba T, Azami Y, Matsumoto Y, Iwadate Manabu, Suzuki S, Sato M, Hosoya M, Ishikawa T, Suzuki S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 14254-14254
  • DOI: 10.1038/s41598-023-41501-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RENEB Inter-Laboratory Comparison 2021: Inter-Assay Comparison of Eight Dosimetry Assays (2023)
  • 著者名/発表者名: Port M, Barquinero JF, Endesfelder D, Moquet J, Oestreicher U, Terzoudi G, Trompier F, Vral A, Abe Y, Ainsbury L, Alkebsi L, Amundson SA, Badie C, Baeyens A, Balajee AS, Balazs K, Barnard S, Bassinet C, Beaton-Green LA, Beinke C, Bobyk L, Brochard P, Brzoska K, Bucher M, Ciesielski B, Cuceu C, Discher M et al.
  • 雑誌名: Radiation Research 巻: 199 号: 6 ページ: 535-555
  • DOI: 10.1667/rade-22-00207.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RENEB Inter-Laboratory Comparison 2021: The Dicentric Chromosome Assay. (2023)
  • 著者名/発表者名: Endesfelder D, Oestreicher U, Bucher M, Beinke C, Siebenwirth C, Ainsbury E, Moquet J, Gruel G, Gregoire E, Martinez JS, Vral A, Baeyens A, Valente M, Montoro A, Terzoudi G, Triantopoulou S, Pantelias A, Monteiro Gil O, Prieto MJ, Domene MM, Zafiropoulos D, Barquinero JF, Pujol-Canadell M, Lumniczky K et al.
  • 雑誌名: Radiation Research 巻: 199 号: 6 ページ: 556-570
  • DOI: 10.1667/rade-22-00202.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RENEB Inter-Laboratory Comparison 2021: The FISH-Based Translocation Assay (2023)
  • 著者名/発表者名: Barquinero JF, Abe Y, Aneva N, Endesfelder D, Georgieva D, Goh V, Gregoire E, Hristova R, Lee Y, Martinez JS, Meher PK, Miura T, Port M, Pujol-Canadell M, Prieto-Rodriguez MJ, Seong KM, Suto Y, Takebayashi K, Tsuyama N, Wojcik A, Yoon HJ, Abend M.
  • 雑誌名: Radiation Research 巻: 199 号: 6 ページ: 583-590
  • DOI: 10.1667/rade-22-00203.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chromosomal translocation t(11;14) and p53 deletion induced by the CRISPR/Cas9 system in normal B cell-derived iPS cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Azami, Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Misaki Sugai-Takahashi, Ken-Ichi Kudo, Akinobu Ota, Karnan Sivasundaram , Moe Muramatsu, Tomonari Shigemura, Megumi Sasatani, Yuko Hashimoto, Shigehira Saji, Kenji Kamiya, Ichiro Hanamura, Takayuki Ikezoe, Masafumi Onodera, Akira Sakai.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 11 号: 1 ページ: 5216-5216
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84628-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Induction of t(11;14) IgH enhancer/promoter-Cyclin D1 gene translocation using CRISPR/Cas9. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuyama N, Abe Y, Yanagi A, Yanai Y, Sugai M, Katafuchi A, Kawamura F, Kamiya K, Sakai A.
  • 雑誌名: Oncology Letters. 18 : 275-282, 2019. 巻: 18 ページ: 275-282
  • DOI: 10.3892/ol.2019.10303
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dose-response curves for analyzing of dicentric chromosomes and chromosome translocation following doses of 1,000 mGy or less based on irradiated peripheral blood samples from 5 healthy individuals. (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe Y, Yoshida MA, Fujioka K, Kurosu Y, Ujiie R, Yanagi A, Tsuyama N, Miura T, Inaba T, Kamiya K, Sakai A
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 59 号: 1 ページ: 35-42
  • DOI: 10.1093/jrr/rrx052
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Analysis of differential gene expression in t(11;14) carrying iPS cells induced by genome editing and Cre-loxP. (2023)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Misaki Sugai Takahashi, Kenji Kamiya, Akira Sakai
  • 学会等名: The 7th International Symposium of the Network-type Joint Usage/Research Center for Radiation Disaster Medical Science
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of differential gene expression in t(11;14) carrying iPS cells induced by genome editing (2022)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Tsuyama, Kenichi Kudo, Misaki Sugai Takahashi, Yusuke Azami, Kenji Kamiya, Akira Sakai.
  • 学会等名: 第65回日本放射線影響学会
• [学会発表] Optimization of chromosome specimen preparation for biodosimetry using chromosome aberration frequency. (2021)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Misaki Sugai-Takahashi, Kenichi Kudo, Yusuke Azami, Miwa Fukami, Tomisato Miura, Kenji Kamiya, Akira Sakai
  • 学会等名: 第64回日本放射線影響学会
• [学会発表] Study for exploring myeloma-initiating cell using normal B cell-derived iPS cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Azami, Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Misaki Sugai-Takahashi, Ken-ichi Kudo, Miwa Fukami, Akinobu Ota, Karnan Sivasundaram, Moe Muramatsu, Tomonari Shigemura, Megumi Sasatani, Yuko Hashimoto, Shigehira Saji, Kenji Kamiya, Ichiro Hanamura, Takayuki Ikezoe, Masafumi Onodera, Akira Sakai
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Chromosomal translocation t(11;14) induced by Cre-loxP system in normal B cell-derived iPS cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Misaki Sugai, Naohiro Tsuyama, Yu Abe*, Yusuke Azami*, Akinobu Ota, Karnan Sivasundaram, Moe Muramatsu, Tomonari Shigemura, Megumi Sasatani, Yuko Hashimoto, Kenji Kamiya, Ichiro Hanamura, Takayuki Ikezoe, Masafumi Onodera, Akira Sakai.
  • 学会等名: 第82回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Induction of sequence-specific chromosomal aberration using CRISPR/Cas9 and Cre-loxP. (2020)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Misaki Sugai, Yusuke Azami, Ken-ichi Kudo, Kenji Kamiya, Akira Sakai.
  • 学会等名: 第63回日本放射線影響学会
• [学会発表] Investigation of naturally occurring chromosome aberrations and individual radiosensitivity in Japanese. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yu Abe, Misaki Sugai, Naohiro Tsuyama, Ken-ichi Kudo, Yusuke Azami, Akira Sakai
  • 学会等名: 第63回日本放射線影響学会
• [学会発表] Chromosomal Translocation t(11;14) Induced by the Cre-loxP System in Normal B cell-derived iPS Cells for the Study of Myeloma-initiating Cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Misaki Sugai, Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Yusuke Azami, Kenichi Kudo, Akinobu Ota, Karnan Sivasundaram, Moe Muramatsu, Tomonari Shigemura, Megumi Sasatani, Yuko Hashimoto, Kenji Kamiya, Ichiro Hanamura, Takayuki Ikezoe, Masafumi Onodera, Akira Sakai.
  • 学会等名: 62th ASH Annual Meeting.
  • 国際学会
• [学会発表] CRISPR/Cas9を用いた染色体転座t(11;14) 誘導系の作製と染色体異常解析への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 津山尚宏、阿部悠、柳亜紀、菅井美咲、神谷研二、坂井晃
  • 学会等名: 第4回放射線災害・医科学研究拠点カンファランス
• [学会発表] Chromosomal translocation t(11;14) and p53 deletion in B cell-derived iPS cells by CRISPR/Cas9. (2019)
  • 著者名/発表者名: Aki Yanagi, Naohiro Tsuyama, Misaki Sugai, Yu Abe, Yukari Yanai, Akinobu Ota, Karnan Sivasundaram, Lobna Alkebsi, Moe Muramatsu, Tomonari Shigemura, Megumi Sasatani, Yuko Hashimoto, Kenji Kamiya, Ichiro Hanamura, Takayuki Ikezoe, Masafumi Onodera, Akira Sakai
  • 学会等名: 第81回日本血液学会学術集会
• [学会発表] CRISPR/Cas9を用いた配列特異的DNA二本鎖切断と染色体異常の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Aki Yanagi, Misaki Sugai, Kenji Kamiya, Akira Sakai
  • 学会等名: 第61回日本放射線影響学会
• [学会発表] Introduction of Chromosomal Translocation t(11; 14) and a p53 Deletion into Normal B Cell-derived iPSCs to Elucidate the Cellular Origin of Myeloma Cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yanagi A, Tsuyama N, Sugai M, Abe Y, Azami Y, Yanai Y, Ota A, Sivasundaram K, Muramatsu M, Shigemura T, Sasatani M, Hashimot Y, Kamiya K, Hanamura I, Ikezoe T, Onodera M, Sakai A
  • 学会等名: 61th ASH Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of the number of chromosome aberrations induced by three consecutive CT examinations. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yu Abe, Hideyoshi Noji, Misaki Sugai, Yumiko Kurosu, Naohiro Tsuyama, Aki Yanagi, Yukari Yanai, Takashi Ohba, Tetsuo Ishikawa, Tomisato Miura, Kenji Kamiya, Mitsuaki A. Yoshida, Akia Sakai
  • 学会等名: 放射線災害・医科学研究拠点 第３回国際シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Induction of t(11;14) IgH enhancer/promoter-cyclin D1 gene translocation using CRISPR/Cas9. (2019)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Tsuyama, Yu Abe, Aki Yanagi, Misaki Sugai, Kenji Kamiya, Akira Sakai
  • 学会等名: 放射線災害・医科学研究拠点 第３回国際シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] CRISPR/Cas9を用いたt(11; 14)染色体転座誘発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 津山尚宏、阿部悠、柳亜紀、菅井美咲、神谷研二、坂井晃
  • 学会等名: 第61回日本放射線影響学会
• [学会発表] Investigation of the cumulative number of chromosome aberrations induced by three consecutive CT scans. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu Abe, Hideyoshi Noji, Misaki Sugai, Yumiko Kurosu, Takashi Ohba, Naohiro Tsuyama, Aki Yanagi, Yukari Yanai, Tetsuo Ishikawa, Tomisato Miura, Kenji Kamiya, Mitsuaki A Yoshida, Akira Sakai
  • 学会等名: American Association for Cancer Research Annual Meeting 2018.
  • 国際学会
• [学会発表] Construction of dose response curves for cytogenetic biodosimetry in the low dose range based on five persons. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu Abe, Mitsuaki A Yoshida, Kurumi Fujioka, Yumiko Kurosu, Risa Ujiie, Aki Yanagi, Naohiro Tsuyama, Tomisato Miura, Toshiya Inaba, Kenji Kamiya, Akira Sakai
  • 学会等名: EPRBioDose 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of the number of chromosome aberrations induced by three consecutive CT examinations. (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe Y, Noji H, Sugai M, Kurosu Y, Tsuyama N, Yanagi A, Yanai Y, Ohba T, Ishikawa T, Miura T, Kamiya K, Yoshida MA, Sakai A
  • 学会等名: 第61回日本放射線影響学会
• [学会発表] ttempt to make abnormal B lymphocytes as myeloma-initiating cells from iPSs. (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳 亜希、津山尚宏、柳井祐佳里、阿部 悠、菅井美咲、太田明伸、シバスンダラン カルナン、笹谷めぐみ、神谷研二、花村一朗、池添隆之、小野寺雅史、坂井 晃
  • 学会等名: 第80回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Attempt to prove the existence of abnormal B lymphocyte as myeloma-initiating cells from B cell-derived induced pluripotent stem cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yanagi A, Tsuyama N, Yanai Y, Abe Y, Sugai M, Ota A, Sivasundaram K, Shigemura T, Sasatani M, Kamiya K, Hanamura I, Ikezoe T, Onodera M, Sakai A
  • 学会等名: 60th ASH Annual Meeting.
  • 国際学会