細胞老化に着目したEBウイルス胃癌のエピジェネティックな発癌機構の解析

• 研究課題/領域番号: 21K07934
• 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53010:消化器内科学関連
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 関 元昭 千葉大学, 医学部附属病院, 特任助教 (70714278)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: EBウイルス / 胃癌 / DNAバーコード / ウイルス発癌 / EBウイルス胃癌 / 胃がん / 細胞老化 / DNAメチル化 / エピゲノム

研究開始時の研究の概要

胃癌のサブグループであるEpstein-Barrウイルス陽性胃癌（EBV胃癌）は、EBウイルスへの感染と、それに続くDNAメチル化によって癌抑制遺伝子が不活性化され発癌に至る。しかし、上皮細胞へのウイルス感染から発癌至るエピゲノム制御は明らかではない。本研究では、EBウイルス感染細胞における表現型に基づいて分取し、EBウイルス感染時の遺伝子発現変化とエピゲノム変化を観察することで、発癌過程を包括的に理解する。得られた知見はエピゲノムに基づいた創薬や発癌リスク予測を行うための基盤となる。

研究実績の概要

胃癌のサブグループであるEpstein-Barrウイルス陽性胃癌(EBV胃癌)は、EBウイルスへの感染と、それに続くDNAメチル化によって癌抑制遺伝子が不活性化され 発癌に至る。しかし、上皮細胞へのウイルス感染から発癌至るエピゲノム制御は明らかではない。本研究ではEBV胃癌発癌の分子メカニズムを明らかにすることを目的とした。
まず、EBウイルス感染細胞において細胞老化が誘導されるか検討したが、EBウイルス感染による酸性ガラクトシダーゼ活性の増加は見られなかった。また細胞核の大きさで細胞を分取した場合にも有意な増殖速度の差異は見いだせなかった。
次に、DNAバーコード発現型GES1細胞を用いてEBウイルス感染時の宿主細胞の不均一性について解析を行った。EBウイルス感染前後の細胞からDNAバーコード配列を増幅し、シークエンシングによって比較した結果、初期細胞集団に含まれる約850種類のバーコードの うち、5種類のバーコードが再現良く濃縮していた。
さらに、EBウイルス感染前後の細胞集団を用いてシングルセルRNAseq解析を行った結果、GES1細胞はその遺伝子発現から大きく3つのサブクラスターに分類され、ケラチン遺伝子がサブクラスターごとに特徴的な発現を示していた。mRNAに転写されたDNAバーコードに基づいて各シングルセルがどのサブクラスターに由来するかを検討したところ、エリートクローンはそのうちの1つのサブクラスター（KRT17 High）に濃縮していた。さらにこのサブクラスター特異的な細胞膜タンパク質が抽出され、エリートクローンのマーカーとして機能する可能性が示唆された。
以上より本研究では、胃上皮細胞でのEBウイルスの感染前後における細胞集団の動態を観察し、EBウイルスの感染あるいは維持に有利に働く形質を抽出した。

研究成果

• [雑誌論文] Genome-Wide Analysis of DNA Methylation in Pseudomyxoma Peritonei Originated from Appendiceal Neoplasms (2024)
  • 著者名/発表者名: Takane Kiyoko、Cai Tingwei、Noguchi Rei、Gohda Yoshimasa、Ikenoue Tsuneo、Yamaguchi Kiyoshi、Ota Yasunori、Kiyomatsu Tomomichi、Yano Hideaki、Fukuyo Masaki、Seki Motoaki、Bahityar Rahmutulla、Kaneda Atsushi、Furukawa Yoichi
  • 雑誌名: Oncology 巻: - 号: 8 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1159/000536219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancer infestation drives tumorigenic activation of inactive B compartment in Epstein-Barr virus-positive nasopharyngeal carcinoma (2024)
  • 著者名/発表者名: Mizokami Harue、Okabe Atsushi、Choudhary Ruchi、Mima Masato、Saeda Kenta、Fukuyo Masaki、Rahmutulla Bahityar、Seki Motoaki、Goh Boon-Cher、Kondo Satoru、Dochi Hirotomo、Moriyama-Kita Makiko、Misawa Kiyoshi、Hanazawa Toyoyuki、Tan Patrick、Yoshizaki Tomokazu、Fullwood Melissa Jane、Kaneda Atsushi
  • 雑誌名: eBioMedicine 巻: 102 ページ: 105057-105057
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2024.105057
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association of frequent hypermethylation with high grade histological subtype in lung adenocarcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito Yuki、Usui Genki、Seki Motoaki、Fukuyo Masaki、Matsusaka Keisuke、Hoshii Takayuki、Sata Yuki、Morimoto Junichi、Hata Atsushi、Nakajima Takahiro、Rahmutulla Bahityar、Kaiho Taisuke、Inage Terunaga、Tanaka Kazuhisa、Sakairi Yuichi、Suzuki Hidemi、Yoshino Ichiro、Kaneda Atsushi
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: Online 号: 7 ページ: 3003-3013
  • DOI: 10.1111/cas.15817
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Integrated environmental, lifestyle, and epigenetic risk prediction of primary gastric neoplasia using the longitudinally monitored cohorts (2023)
  • 著者名/発表者名: Usui Genki, Matsusaka Keisuke, Huang Kie Kyon, Zhu Feng, Shinozaki Tomohiro, et al.
  • 雑誌名: eBioMedicine 巻: 98 ページ: 104844-104844
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2023.104844
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A multi-kingdom genetic barcoding system for precise target clone isolation (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro S、Ishida K、Sakata RC、Mori H、Takana M、King S、Bashth O、Ichiraku M、Masuyama N、Takimoto R、Kijima Y、Adel A、Toyoshima H、Seki M、Oh JH、Archambault AS、Nishida K、Kondo A、Kuhara S、Aburatani H、Klein GRI、Takashima Y、Shakiba N、Yachie N
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/2023.01.18.524633
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association of tumors having <scp>Epstein?Barr</scp> virus in surrounding lymphocytes with poor prognosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yogi Norikazu、Usui Genki、Matsusaka Keisuke、Fukuyo Masaki、Fujiki Ryoji、Seki Motoaki、Takano Shigetsugu、Abe Hiroyuki、Morikawa Teppei、Ushiku Tetsuo、Ohtsuka Masayuki、Kaneda Atsushi
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: 12 号: 2 ページ: 1122-1136
  • DOI: 10.1002/cam4.4967
  • 査読あり
• [雑誌論文] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron BA.2 spike (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamasoba Daichi、Kimura Izumi、Nasser Hesham他
  • 雑誌名: Cell 巻: 未定 号: 12 ページ: 2103-2115
  • DOI: 10.1016/j.cell.2022.04.035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cinobufagin inhibits proliferation of acute myeloid leukaemia cells by repressing c-Myc pathway-associated genes (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirasaki Yoshiro、Okabe Atsushi、Fukuyo Masaki、Rahmutulla Bahityar、Mano Yasunobu、Seki Motoaki、Hoshii Takayuki、Namiki Takao、Kaneda Atsushi
  • 雑誌名: Chemico-Biological Interactions 巻: 360 ページ: 109936-109936
  • DOI: 10.1016/j.cbi.2022.109936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Barcode fusion genetics-protein-fragment complementation assay (BFG-PCA): tools and resources that expand the potential for binary protein interaction discovery (2022)
  • 著者名/発表者名: Evans-Yamamoto Daniel、Rouleau Francois D、Nanda Piyush、Makanae Koji、Liu Yin、Despres Philippe C、Matsuo Hitoshi、Seki Motoaki、Dube Alexandre K、Ascencio Diana、Yachie Nozomu、Landry Christian R
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: gkac045 号: 9 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1093/nar/gkac045
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neutralization of the SARS-CoV-2 Mu Variant by Convalescent and Vaccine Serum (2021)
  • 著者名/発表者名: Uriu Keiya、Kimura Izumi、Shirakawa Kotaro、Takaori-Kondo Akifumi、Nakada Taka-aki、Kaneda Atsushi、Nakagawa So、Sato Kei
  • 雑誌名: New England Journal of Medicine 巻: 385 号: 25 ページ: 2397-2399
  • DOI: 10.1056/nejmc2114706
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated base-editing enables a chain reaction through sequential repair of sgRNA scaffold mutations (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, T., Tanaka, Y., Adachi, K., Masuyama, N., Tsuchiya, A., Asada, S., Ishiguro, S., Mori, H., Seki, M., Yachie, N., Goyama, S., Kitamura, T.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-021-02986-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Machine learning approach for discrimination of genotypes based on bright-field cellular images (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Godai、Saito Yutaka、Seki Motoaki、Evans-Yamamoto Daniel、Negishi Mikiko、Kakoi Kentaro、Kawai Hiroki、Landry Christian R.、Yachie Nozomu、Mitsuyama Toutai
  • 雑誌名: npj Systems Biology and Applications 巻: 7 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41540-021-00190-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] TET1 upregulation drives cancer cell growth through aberrant enhancer hydroxymethylation of HMGA2 in hepatocellular carcinoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shirai K, Nagae G, Seki M, Kudo Y, Kamio A, Hayashi A, Okabe A, Ota S, Tsutsumi S, Fujita T, Yamamoto S, Nakaki R, Kanki Y, Osawa T, Midorikawa Y, Tateishi K, Ichinose M, Aburatani H.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 112 号: 7 ページ: 2855-2869
  • DOI: 10.1111/cas.14897
  • 査読あり / オープンアクセス
• [図書] 超生物学―次のX (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷内江 望、谷内江研究室
  • 総ページ数: 189
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758122528