RNA編集酵素ADARが司る骨髄腫の進展様式と免疫逃避機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22K08455
• 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54010:血液および腫瘍内科学関連
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 原田 武志 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 准教授 (10618359)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 多発性骨髄腫 / ADAR1 / HDAC1 / ADAR / 二本鎖RNA

研究開始時の研究の概要

骨破壊病変を形成しつつ骨髄内で進展する難治性腫瘍の多発性骨髄腫において、骨髄腫の進展で発現亢進する二本鎖RNAに含まれるアデノシンをイノシンへと塩基修飾 (A-to-I RNA編集) するADAR に着目した研究を展開する。腫瘍微小環境も含めた骨髄腫におけるADARの発現亢進の意義を明らかにすると共に、骨髄腫細胞でのエピゲノム制御機構とADARの関係およびADAR高発現による免疫逃避機構の獲得について解明し、エピゲノム治療あるいは免疫療法とADAR阻害による新たな治療の可能性を見出しながら、骨髄腫進展に関わる根幹病態を解き明かす。

研究実績の概要

本研究は、がん細胞の治療抵抗性獲得を含む、がんのゲノム・エピゲノム異常を許容する本態解明を目的としている。多発性骨髄腫 (MM) では、その進展と共に1番染色体長腕 (1q) の増幅が起こり、難治性因子として注目されている。本研究では、1q21に位置する二本鎖RNA編集酵素 ADAR1に着目し、1q増幅とADAR1の関係、ADAR1発現上昇によるMMの病態形成に関する研究を進めている。
公表データベースでの解析で、1qコピー数の増加と共に、ADAR1発現レベルの上昇を確認した。ADAR1は分子量110と150の2つのアイソフォームが存在し、健常人由来末梢血単核細胞と比較して、いずれのアイソフォームもMM患者検体を含むMM細胞で高発現していることを確認できた。ADAR1発現抑制MM細胞では、細胞死が誘導され、二本鎖RNAが蓄積することを確認した。さらに、MM細胞をSCIDマウスの脛骨内移植するMMマウスモデルにおいて、ADAR1発現抑制は腫瘍の生着／増殖を抑制した。以上の結果から、MMにおいてADAR1は治療標的となる可能性が示唆された。
I型インターフェロン (IFN) はADAR1 p150の発現を上昇させることを、MM細胞で確認した。二本鎖RNAの代謝機構では、MDA5-MAVS経路とPKR活性化が重要であることが知られている。MM細胞において、I型IFN刺激は、IFN誘導遺伝子 (ISG) であるMDA5、MAVS、PKRの発現を高めることを確認した。IFN刺激下で、ADAR1を発現抑制すると、MM細胞に協調的に細胞傷害が誘導されることを見出した。また、これまでの研究者のエピゲノムに関する検討において、MM細胞でのHDAC1発現抑制では、ISG群の発現が高まることを同定し、ADAR1発現抑制MM細胞に対するクラスI HDAC阻害薬の作用増強効果を確認できた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究初年度において、1q増幅獲得MM細胞に対する新規治療標的として、ADAR1の有効性を見出しており、次年度以降でのADAR1が統治するMM細胞の生存増殖機構に関する検討へ繋げられる結果を得たため、研究全体として順調に進行していると判断した。また、ADAR1が関連するいくつかの関連制御機構も治療標的に関わることを確認できており、新規治療法の創出のための研究としても発展性を見出しており、この点も進捗の順調さに加味した。

今後の研究の推進方策

ADAR1発現抑制によるMM細胞死は、MDA5-MAVS経路やPKRの活性化を介するアポトーシスの誘導と推測され、これらの経路の変化について解析を進める。既報を参考に、DNMT1発現抑制とDNMT1阻害薬5-aza-deoxycytidine (5-aza-CdR) ではMM細胞で二本鎖RNAの発現を高めることを予備検討で確認しており、DNMT1とADAR1を標的とする治療戦略についての検討も併せて進める。
ADAR1のMM細胞の難治性因子としての役割を解析するために、ADAR1発現抑制によるRNA-seqを予定している。MDA5-MAVS経路の解析では、5-aza-CdRでの処理による二本鎖RNA発現亢進後に、MDA5で保持される二本鎖RNAを、RNA-結合タンパク質免疫沈降法により回収し、RNA-seqで解析する。PKR経路の解析では、ATF4-CHOP経路を中心とするERストレスによるアポトーシスを中心に評価する。
HDAC1によるISG群の発現制御機構を明らかにするために、HDAC1が含まれるクロマチンリモデリング複合体NuRDの、ISG群へのプロモーター／エンハンサー領域への結合をChIP-seqで解析する。これまでのRNA-seqデータと、ChIP-seqによるNuRDが結合する遺伝子群を統合的に解析し、HDAC1阻害／発現抑制による、NuRDが制御する遺伝子およびそれ以外での遺伝子での発現変化の様態を明らかにする。
ADAR1-Dicer複合体は、miRNAの産生を担っている。miRNA-seqを用いてMM細胞でのADAR1が制御するmiRNAを同定する。検討で必要な、DICER1発現抑制については、準備できている。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanisms of preferential bone formation in myeloma bone lesions by proteasome inhibitors (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakaue Emiko、Teramachi Jumpei、Tenshin Hirofumi、Hiasa Masahiro、Harada Takeshi、Oda Asuka、Inoue Yusuke、Shimizu So、Higa Yoshiki、Sogabe Kimiko、Oura Masahiro、Hara Tomoyo、Sumitani Ryohei、Maruhashi Tomoko、Yamagami Hiroki、Endo Itsuro、Tanaka Eiji、Abe Masahiro
  • 雑誌名: International Journal of Hematology 巻: - 号: 1 ページ: 88-98
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03601-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Xanthine Oxidase Inhibitor Febuxostat Suppresses Adipogenesis and Activates Nrf2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Higa Y, Hiasa M, Tenshin H, Nakaue E, Tanaka M, Kim S, Nakagawa M, Shimizu S, Tanimoto K, Teramachi J, Harada T, Oda A, Oura M, Sogabe K, Hara T, Sumitani R, Maruhashi T, Yamagami H, Endo I, Matsumoto T, Tanaka E, Abe M
  • 雑誌名: Antioxidants 巻: 12 号: 1 ページ: 133-133
  • DOI: 10.3390/antiox12010133
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Myeloma bone disease: pathogenesis and management in the era of new anti-myeloma agents (2023)
  • 著者名/発表者名: Teramachi Jumpei、Miki Hirokazu、Nakamura Shingen、Hiasa Masahiro、Harada Takeshi、Abe Masahiro
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism 巻: - 号: 3 ページ: 388-403
  • DOI: 10.1007/s00774-023-01403-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The therapeutic potential targeting ADAR1-dsRNA metabolism in myeloma cells with 1q amplification (2022)
  • 著者名/発表者名: Harada T, Sumitani R, Oda A, Inoue Y, Oura M, Sogabe K, Maruhashi T, Takahashi M, Fujii S, Nakamura S, Miki H, Kagawa K, Ozaki S, Tenshin H, Hiasa M, Teramachi J, Abe M.
  • 学会等名: The 84th Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology
• [学会発表] ADAR1-dsRNA metabolism in myeloma cells with 1q amplification: a novel therapeutic target (2022)
  • 著者名/発表者名: Harada T, Oda A, Matsushita Y, Sumitani R, Inoue Y, Hara T, Oura M, Sogabe K, Maruhashi T, Takahashi M, Kurahashi K, Fujii S, Nakamura S, Miki H, Hiasa M, Teramachi J, Katagiri T, Abe M.
  • 学会等名: 19th International Myeloma Society Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Therapeutic impact of targeting RNA editing enzyme ADAR1 on myeloma cells with 1q amplification (2022)
  • 著者名/発表者名: Harada T, Sumitani R, Oda A, Inoue Y, Oura M, Sogabe K, Maruhashi T, Takahashi M, Fujii S, Nakamura S, Miki H, Tenshin H, Hiasa M, Teramachi J, Abe M.
  • 学会等名: The 47th Annual Meeting of the Japanese Society of Myeloma