RNA結合蛋白質Arid5aによる間葉形質及び免疫回避作動の連動性・多様性の研究

• 研究課題/領域番号: 22K07203
• 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50010:腫瘍生物学関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 橋本 茂 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 准教授 (50311303)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (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); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022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: RNA結合タンパク質 / Arid5a / 間葉形質 / 免疫回避 / 転移

研究開始時の研究の概要

本研究は、RNA結合蛋白質 Arid5aが原発部位と転移部位においてどのような炎症関連の転写ネットワークと連動して標的遺伝子を制御するのか、そのことがpartial-EMT、並びに、免疫回避の作動にどのように関与するのか、転写後mRNA安定化制御の視点から、その分子機序を解明すると共に、特異性及び普遍性について追求することを目的とする。さらに、Arid5aの免疫細胞における炎症反応誘導と癌における免疫監視抑制との二面性に関し、生物学的・医学的意義を明らかにする
本研究から得られた新たな分子実態に関して実臨床の検討を進めることにより、悪性腫瘍の新規免疫療法・診断法の開発に資することが期待される。

研究実績の概要

癌に関連した死亡の大部分は、転移によるものである。その本質は、癌のintrinsicな可塑性と共にextrinsicな腫瘍微小環境の多様性との連動性にある。癌の可塑性の分子機序として、上皮-間葉形質転換 (EMT)があげられる。EMTは上皮か間葉かのbinaryな変換ではなく両形質を含む可塑性に富んだ一過性の間葉形質維持状態として捉えられる。さらに、様々な癌種において、間葉形質と免疫回避との関連性が報告されている。
本研究は、癌の原発部位及び転移過程におけるRNA結合蛋白質Arid5aによる転写後mRNA安定化制御を介した間葉形質獲得と免疫抑制環境形成との連動性と多様性に着目し、それらの作用機序を解明することを目的とする。さらに、創傷治癒過程での可塑性誘導・終結における機能的役割との比較により、如何なる免疫制御の破綻が転移性癌の起源・多様化及び免疫抑制環境形成に繋がるのかに関しても検討を行う。
当該研究期間において、転移過程における間葉形質獲得と免疫抑制環境形成に関するArid5aの機能解析を進めた。EGFP及びLuciferaseを恒常的に発現させる為、当該遺伝子を同時に発現させるレンチウイルスベクターを構築し、野生型並びにArid5a遺伝子を欠損させたマウス膵癌細胞KPC及びマウス乳癌細胞4T1にinfectionし、目的の細胞株を樹立した。初めに、当該細胞群を尾静注転移モデルでの転移形成をIVIS in vivo imagingにより確認後、転移部位からsortingにより回収した野生型及びArid5a欠損細胞について、RNAseq.解析を進め、癌種間並びに両細胞間で発現の異なる遺伝子群を同定した。当該候補遺伝子に関してCLIP-RNAseq.解析によりArid5aが標的とする候補mRNAsを絞り込んだ。現在、それらの遺伝子群に関する機能解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

所属する大学院生らに対する教員としての学位論文に必要な実験及び論文投稿などの業務に予定以上の時間を取られた為、予定の研究が遅れている。

今後の研究の推進方策

Arid5aが原発部位及び転移部位においてどのような炎症関連の転写ネットワークと連動して標的遺伝子を制御するのか解析を進める。今回、IL-6/STAT3シグナルが原発部位でのArid5aの発現亢進による間葉形質獲得と免疫回避に関与することを見出したことから、転移部位での関連を検討する。さらに、Arid5aの標的分子の探索を進め、間葉形質獲得と免疫回避の作用機序を解析する。また、翻訳開始複合体との関連性についても検討を行い、Arid5aがmRNA安定化以外の翻訳開始反応における制御の可能性についても解析を進める。
申請者は、野生型マウスを用いたin vivo wound healingの解析からArid5aが損傷部の上皮細胞及び集積したマクロファージにおいて定常状態に比較して顕著に発現亢進することを観察している。野生型及びArid5a欠損マウスを用いて、上皮組織損傷初期、浸潤、再上皮化、及び炎症応答終結の過程における、集積する免疫細胞群の種類、産生される炎症性サイトカイン、上皮細胞のEMT及びMET profilingに関してFACS、ELISA、RNAseq.解析等により経時的変化を調べる。また、前年度に同定した候補分子群の発現パターやシグナルネットワーク活性化との関連、さらに、競合分子Regnase1が候補分子群のmRNA分解に関与するか否かについても比較検討を進め、どのような制御破綻が間葉系癌細胞における免疫回避に繋がるのか明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] DDX6 is involved in the pathogenesis of inflammatory diseases via NF-κB activation (2024)
  • 著者名/発表者名: Naito Seiichiro、Tanaka Hiroki、Jiang Jing-Jing、Tarumi Masato、Hashimoto Ari、Tanaka Yuki、Murakami Kaoru、Kubota Shimpei I.、Hojyo Shintaro、Hashimoto Shigeru、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 703 ページ: 149666-149666
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2024.149666
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Computer model of IL-6-dependent rheumatoid arthritis in F759 mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Reiji、Yamada Satoshi、Atsumi Toru、Murakami Kaoru、Hashimoto Ari、Naito Seiichiro、Tanaka Yuki、Ohki Izuru、Shinohara Yuta、Iwasaki Norimasa、Yoshimura Akihiko、Jiang Jing-Jing、Kamimura Daisuke、Hojyo Shintaro、Kubota Shimpei I、Hashimoto Shigeru、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 35 号: 9 ページ: 403-421
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GM-CSF Promotes the Survival of Peripheral-Derived Myeloid Cells in the Central Nervous System for Pain-Induced Relapse of Neuroinflammation (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama Shiina、Yamamoto Reiji、Murakami Kaoru、Takahashi Nobuhiko、Nishi Rieko、Ishii Asuka、Nio Kobayashi Junko、Abe Nobuya、Tanaka Kumiko、Jiang Jing Jing、Kawamoto Tadafumi、Iwanaga Toshihiko、Shinohara Yuta、（４名省略）、Kubota Shimpei I、（４名省略）、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 211 号: 1 ページ: 34-42
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2200567
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Zoobiquity experiments show the importance of the local MMP9-plasminogen axis in inflammatory bowel diseases in both dogs and patients. (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yamasaki, Noriyuki Nagata, Toru Atsumi, Rie Hasebe, Yuki Tanaka, Izuru Ohki, Shimpei Kubota, Yuta Shinohara, Yong Bin Teoh, Nozomu Yokoyama, Noboru Sasaki, Kensuke Nakamura, Hiroshi Ohta, Takehiko Katsurada, Yoshihiro Matsuno, Shintaro Hojyo, Shigeru Hashimoto, Mitsuyoshi Takiguchi, Masaaki Murakami.
  • 雑誌名: International immunology 巻: - 号: 7 ページ: 313-326
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ADP-Ribosylation Factor 6 Pathway Acts as a Key Executor of Mesenchymal Tumor Plasticity (2023)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Ari、Hashimoto Shigeru
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 24 号: 19 ページ: 14934-14934
  • DOI: 10.3390/ijms241914934
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-precision rapid testing of omicron SARS-CoV-2 variants in clinical samples using AI-nanopore (2023)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kaoru、Kubota Shimpei I.、Tanaka Kumiko、Tanaka Hiroki、Akabane Keiichiroh、Suzuki Rigel、Shinohara Yuta、Takei Hiroyasu、Hashimoto Shigeru、Tanaka Yuki、Hojyo Shintaro、Sakamoto Osamu、Naono Norihiko、Takaai Takayui、（１０名省略）、Taniguchi Masateru、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 23 号: 22 ページ: 4909-4918
  • DOI: 10.1039/d3lc00572k
  • 査読あり
• [雑誌論文] A peptide derived from adaptor protein STAP-2 inhibits tumor progression by downregulating epidermal growth factor receptor signaling (2023)
  • 著者名/発表者名: Maemoto Taiga、Kitai Yuichi、Takahashi Runa、Shoji Haruka、Yamada Shunsuke、Takei Shiho、Ito Daiki、Muromoto Ryuta、Kashiwakura Jun-ichi、Handa Haruka、Hashimoto Ari、Hashimoto Shigeru、Ose Toyoyuki、Oritani Kenji、Matsuda Tadashi
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 299 号: 1 ページ: 102724-102724
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.102724
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dupuytren's contracture-associated SNPs increase SFRP4 expression in nonimmune cells including fibroblasts to enhance inflammation development (2023)
  • 著者名/発表者名: Kida H, Jiang JJ, Matsui Y, Takahashi I, Hasebe R, Kawamura D, Endo T, Shibayama H, Kondoh M, Nishio Y, Nishida K, Matsuno Y, Oikawa T, Kubota S, Hojyo S, Iwasaki N, Hashimoto S, Tanaka Y, Murakami M.
  • 雑誌名: Int Immunol. 巻: dxad004 号: 7 ページ: 303-312
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Roles of RNA-binding proteins in immune diseases and cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Shigeru、Kishimoto Tadamitsu
  • 雑誌名: Seminars in Cancer Biology 巻: 86 ページ: 310-324
  • DOI: 10.1016/j.semcancer.2022.03.017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Central Roles of STAT3-Mediated Signals in Onset and Development of Cancers: Tumorigenesis and Immunosurveillance (2022)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Shigeru、Hashimoto Ari、Muromoto Ryuta、Kitai Yuichi、Oritani Kenji、Matsuda Tadashi
  • 雑誌名: Cells 巻: 11 号: 16 ページ: 2618-2618
  • DOI: 10.3390/cells11162618
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Orchestration of mesenchymal plasticity and immune evasiveness via rewiring of the metabolic program in pancreatic ductal adenocarcinoma (2022)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Ari、Handa Haruka、Hata Soichiro、Hashimoto Shigeru
  • 雑誌名: Frontiers in Oncology 巻: 12 ページ: 1-27
  • DOI: 10.3389/fonc.2022.1005566
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ARF6-AMAP1 pathway is linked to induction of immunosuppressive chemokine expression for favor immune evasion (2023)
  • 著者名/発表者名: Ari Hashimoto, Haruka Handa, Soichiro Hata, Daisuke Okuzaki, Yoshizuki Fumoto, Akio Tsutaho, Yoshihiro Nishikawa, Yuzo Kodama, Satoshi Hirano, Shigeru Hashimoto, and Hisataka Sabe.
  • 学会等名: 第82回日本癌学会
• [学会発表] Arf6, the evolutionarily oldest G protein, is at the core of driving malignancy and immune evasion of pancreatic cancer cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Hata, Ari Hashimoto, Haruka Handa, Akio Tsutaho, Takao Yoshida, Yasuhito Onodera, Satoshi Hirano, Masahiro Sonoshita, Shigeru Hashimoto, and Hisataka Sabe
  • 学会等名: The 7th JCA-AACR Special Joint Conference
  • 国際学会