増幅遺伝子のコピー数の制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19K22566
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分50:腫瘍学およびその関連分野
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 古川 龍彦 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 客員研究員 (40219100)
• 研究分担者: 南 謙太朗 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 特任研究員 (20735956) ; 大槻 純男 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (60323036) ; 落合 博 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (60640753) ; 中岡 博史 公益財団法人佐々木研究所, 附属研究所, 部長(移行) (70611193)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 遺伝子増幅 / BHLHE41 / 抗がん剤耐性 / ゲノム不安定性 / BAX / オートファジ― / コピー数変異 / コピー数減少 / MYC / コピー数変化 / ゲノム / オートファジー / がん抑制遺伝子 / 細胞死 / 肺がん / コピー数 / 薬剤耐性

研究開始時の研究の概要

がん細胞では特定の遺伝子領域が増える遺伝子増幅という現象が知られている。正常なゲノムでも遺伝子のコピー数の変異(CNV)が12000程度が知られており、CNVは遺伝子多型の一種と考えられるが、悪性腫瘍での異常なコピー数の増加は正常細胞ではみられず監視機構の存在が想像される。
我々が単離した抗がん剤ゲムシタビン(GEM)耐性細胞では特定の遺伝子が増幅して耐性化している。BHLHE41をこの細胞に発現させるとRRM1のコピー数が減少して、GEM耐性が減弱した。
増幅ゲノムに結合する分子群とBHLHE41で誘導される分子群について調べて遺伝子のコピー数を制限する分子機構について解明する。

研究成果の概要

遺伝子増幅はがん細胞でゲノム遺伝子のコピー数が高度に増加する異常である。我々はBHLHE41の発現が複数の薬剤耐性細胞での原因分子の遺伝子増幅を抑制することを見出している。BHLHE41によるRRM1遺伝子のコピー数減少を最新機器での全ゲノムの配列解析とゲノム立体構造の変化の解析を行った。一方、手術切除肺がん組織の検討からBHLHE41タンパク質は非浸潤型がん細胞でのみ発現し、肺腺癌では予後良好と関連した。BHLHE41の肺腺がん細胞での発現はアポトーシス誘導分子BAXの発現を抑制し、オートファジー細胞死を誘導し、また、がん遺伝子MYC誘導性の複数の遺伝子の発現を抑制することが判明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

遺伝子増幅は発がんや薬剤耐性の原因であるが、その発生機構は不明である。BHLHE41の発現が遺伝子増幅の程度を減少させることから、BHLHE41の機能を知ることでゲノムの恒常性維持の機構への理解が深まり、増幅遺伝子を減少させる新たな癌治療の可能性が開かれる。肺がん細胞での検討からはBHLHE41の発現は肺がん細胞にオートファジー細胞死を誘導して抗腫瘍作用を持つと考えられる。現在がん遺伝子MYCを標的とするがん治療は確立していないが、BHLHE41はMYCが誘導する遺伝子を発現を抑制するので、BHLHE41の研究はMYCの抑制を介した治療の発展に端緒となることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a highly sensitive method for the quantitative analysis of modified nucleosides using UHPLC-UniSpray-MS/MS (2021)
  • 著者名/発表者名: Kogaki T, Ohshio I, Ura H, Iyama S, Kitae K, Morie T, Fujii S, Sato S, Nagata T, Takeda AH, Aoki M, Ueda K, Minami K, Yamamoto M, Kawahara K, Furukawa T, Sato M, Ueda Y, Jingushi K, Tozuka Z, Saigusa D, Hase H, Tsujikawa K.
  • 雑誌名: J Pharm Biomed Anal. 巻: 197 ページ: 113943-113954
  • DOI: 10.1016/j.jpba.2021.113943
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ALKBH4 promotes tumourigenesis with a poor prognosis in non-small-cell lung cancer. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Jingushi,Masaya Aoki,Kazuhiro Ueda,Takahiro Kogaki,Masaya Tanimoto,Yuya Monoe,Masayuki Ando,Takuya Matsumoto,Kentaro Minami,Yuko Ueda,Kaori Kitae,Hiroaki Hase,Toshiyuki Nagata,Aya Harada-Takeda,Masatatsu Yamamoto,Kohichi Kawahara,Kazuhiro Tabata,Tatsuhiko Furukawa,Masami Sato,Kazutake Tsujikawa
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 11 号: 1 ページ: 8677-8677
  • DOI: 10.1038/s41598-021-87763-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Significance of Mitochondrial DNA Haplogroup on Epidermal Growth Factor Receptor Mutation in Japanese Patients With Lung Adenocarcinoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Otsuka T, Ueda K, Furukawa T, Koriyama C, Inoue I, Sato M.
  • 雑誌名: Anticancer Res. 巻: 41 号: 8 ページ: 3997-4004
  • DOI: 10.21873/anticanres.15197
  • 査読あり
• [雑誌論文] BHLHE41/DEC2 Expression Induces Autophagic Cell Death in Lung Cancer Cells and Is Associated with Favorable Prognosis for Patients with Lung Adenocarcinoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Nagata, Kentaro Minami, Masatatsu Yamamoto, Tsubasa Hiraki, Masashi Idogawa, Katsumi Fujimoto, Shun Kageyama, Kazuhiro Tabata, Kohichi Kawahara, Kazuhiro Ueda, Ryuji Ikeda, Yukio Kato, Masaaki Komatsu, Akihide Tanimoto, Tatsuhiko Furukawa, Masami Sato
  • 雑誌名: International journal of molecular sciences 巻: 22 号: 21 ページ: 11509-11509
  • DOI: 10.3390/ijms222111509
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cancer type SLCO1B3 promotes epithelial mesenchymal transition resulting in the tumour progression of non small cell lung cancer. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hase H, Aoki M, Matsumoto K, Nakai S, Nagata T, Takeda A, Ueda K, Minami K, Kitae K, Jingushi K, Ueda Y, Yamamoto M, Furukawa T, Sato M, Tsujikawa K.
  • 雑誌名: Oncol Report 巻: 45 号: 1 ページ: 309-316
  • DOI: 10.3892/or.2020.7839
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Involvement of ribosomal protein L11 expression in sensitivity of gastric cancer against 5?FU (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawahata T, Kawahara K, Shimokawa M, Sakiyama A, Shiraishi T, Minami K, Yamamoto M, Shinsato Y, Arima K, Hamada T, Furukawa T.
  • 雑誌名: Oncology Letters 巻: 19 ページ: 2258-2264
  • DOI: 10.3892/ol.2020.11352
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FARP1 boosts CDC42 activity from integrin αvβ5 signaling and correlates with poor prognosis of advanced gastric cancer (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirano T, Shinsato Y, Tanabe K, Higa N, Kamil M, Kawahara K, Yamamoto M, Minami K, Shimokawa M, Arigami T, Yanagita S, Matushita D, Uenosono Y, Ishigami S, Kijima Y, Maemura K, Kitazono I, Tanimoto A, Furukawa T, Natsugoe S
  • 雑誌名: Oncogenesis 巻: 9 号: 2 ページ: 13-13
  • DOI: 10.1038/s41389-020-0190-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Formin-like 1 (FMNL1) Is Associated with Glioblastoma Multiforme Mesenchymal Subtype and Independently Predicts Poor Prognosis (2019)
  • 著者名/発表者名: Higa N, Shinsato Y, Kamil M, Hirano T, Takajo T, Shimokawa M, Minami K, Yamamoto M, Kawahara K, Yonezawa H, Hirano H, Furukawa T, Yoshimoto K, Arita K
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 24 ページ: 6355-6355
  • DOI: 10.3390/ijms20246355
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 5-Aza-2-deoxycytidine Enhances the Sensitivity of 5-Fluorouracil by Demethylation of the Thymidine Phosphorylase Promoter (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa Y, Ikeda R, Yamamoto M, Kawahara K, Shinsato Y, Minami K, Nitta M, Terazono H, Akiyama SI, Furukawa T, Takeda Y
  • 雑誌名: Anticancer Research 巻: 39 号: 8 ページ: 4129-4136
  • DOI: 10.21873/anticanres.13571
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oral aversion to dietary sugar, ethanol and glycerol correlates with alterations in specific hepatic metabolites in a mouse model of human citrin deficiency. (2017)
  • 著者名/発表者名: Saheki T, Inoue K, Ono H, Fujimoto Y, Furuie S, Yamamura KI, Kuroda E, Ushikai M, Asakawa A, Inui A, Eto K, Kadowaki T, Moriyama M, Sinasac DS, Yamamoto T, Furukawa T, Kobayashi K.
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Metabolism 巻: 120 号: 4 ページ: 306-316
  • DOI: 10.1016/j.ymgme.2017.02.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] インテグリンβ５阻害剤はFARP1-CDC42経路を通じて胃がんの浸潤性を低下させる (2022)
  • 著者名/発表者名: 古川龍彦、南 謙太朗、河原康一、山本雅達
  • 学会等名: 第95回 日本薬理学会年会
• [学会発表] オートファジー誘導分子DEC2 によるアポトーシス誘導因子BAXの発現抑制 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂本洸大、山本雅達、南謙太朗、古川龍彦、河原康一、武井孝行、吉田昌弘
  • 学会等名: 第58回 化学関連支部合同九州大会
• [学会発表] FARP1はインテグリンαvβ5に結合し、その発現上昇は進行胃がんの予後に関わる (2021)
  • 著者名/発表者名: 古川龍彦、南 謙太朗、山本雅達、河原康一
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] BHLHE41による肺腺がん進行の抑制効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 古川 龍彦、南 謙太朗、山本雅達、河原康一
  • 学会等名: がん分子標的学会
• [学会発表] BHLHE41は肺腺がんの予後良好な因子であり、オートファジー細胞死を誘導する (2020)
  • 著者名/発表者名: 古川 龍彦、南 謙太朗、山本雅達、河原康一
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] BHLHE41/DEC2によって遺伝子増幅は減少する (2019)
  • 著者名/発表者名: 南謙太朗、山本雅達、中岡博史、落合博、下川倫子、河原康一、井ノ上逸朗、古川龍彦
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会
• [学会発表] 遺伝子増幅を制御する分子による抗癌剤耐性の克服 (2019)
  • 著者名/発表者名: 南謙太朗、中岡博史、山本雅達、新里能成、河原康一、井ノ上逸朗、古川龍彦
  • 学会等名: 第11回トランスポーター研究会九州部会
• [学会発表] DEC2は肺腺癌においてオートファジー細胞死を誘導する (2019)
  • 著者名/発表者名: 南 謙太朗, 山本 雅達, 新里 能成, 河原 康一, 佐藤 雅美, 古川 龍彦
  • 学会等名: 第78回日本癌学会