難治性白血病における免疫応答関連遺伝子のメチル化に着目したエピゲノム治療効果予測

• 研究課題/領域番号: 22K20802
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0901:腫瘍学およびその関連分野
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: アブドラ ハサーウネ 順天堂大学, 大学院医学研究科, 博士研究員 (20964802)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2023年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 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)
• キーワード: 急性骨髄性白血病 / BCL2阻害剤 / DNAメチル化阻害剤 / RNA-seq解析 / scRNA-seq解析 / DNAメチル化アレイ解析

研究開始時の研究の概要

急性骨髄性白血病（AML）は成人の白血病の中で最も多く、難治性AMLは高齢者に多発する。抗アポトーシス因子であるBCL2の阻害剤ベネトクラクスとDNMT阻害剤の併用療法が良好な結果を示し、強力化学治療が困難な高齢AML患者の標準治療となりうることが期待される。しかし、併用療法によっても治療抵抗性が生じる。
そのため、適した患者に適した治療を選別することが課題である。本研究では、未治療と再発・難治性症例において、治療効果が異なる要因として、奏効群と非奏効群での遺伝子発現パターン、DNAメチル化の変化を解析して、予測マーカーを探索し、併用療法が相乗的に抗腫瘍効果を示す機序を解明する。

研究実績の概要

高齢者に多発する急性骨髄性白血病（AML）において、抗アポトーシス因子BCL2の阻害剤VenetoclaxとDNAメチル化酵素阻害剤の併用療法は、強力な化学治療が困難な高齢者や併存疾患を持つAML患者に対する第一選択となっている。この治療では、抗腫瘍効果と副作用の低減が両立し、有効性が示されているが、一方で、限定的な効果や治療耐性が認められる例も多く報告されている。本研究では、AMLにおけるVenetoclaxとDNAメチル化酵素阻害剤 (Decitabine, DEC) 併用療法(VEN-DEC) によって誘導される獲得耐性の分子機構を明らかにし、VEN-DEC療法の効果予測マーカーを突き止めることを目的とする。
本年度は、昨年度までの検討で得られた効果予測マーカー候補遺伝子が、VEN-DEC治療の耐性に関与するか否かについて、AML細胞株を用いたoverexpression実験で検証を行った。脂肪酸代謝に関連する候補遺伝子のoverexpression細胞を樹立し、VEN-DEC治療によるapoptosis誘導効果の変化と関連遺伝子、蛋白発現の変化を検討した。その結果、overexpression細胞においてVEN-DEC暴露後のアポトーシス誘導が抑制された。さらに骨髄微小環境を模倣する目的で、AML細胞と骨髄間葉系幹細胞（Mesenchymal Stem Cell, MSC）との共培養実験を行い、AML細胞における候補遺伝子の発現がMSCとの共培養条件下でどのように変化するかを調べた結果、共培養条件下においてVEN-DEC暴露後のAML細胞株で候補遺伝子発現の亢進を認めた。以上の結果より、AML細胞がVEN-DEC治療後に獲得する耐性機序に脂肪酸代謝と骨髄間質細胞との相互作用が関与していることが示唆された。

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

耐性獲得マーカーとしてPPARG遺伝子を抽出し、AML細胞株を用いたPPARG overexpression（OE）実験を進め、PPARG OE細胞がVEN-DEC耐性を獲得することを明らかにした。さらに、AML細胞とMSCの共培養実験によってMSCの存在下でPPARG遺伝子の発現がさらに亢進することを見いだし、骨髄微小環境課での耐性獲得機序の一旦を示すことができた。

今後の研究の推進方策

AML患者検体を用いて、scRNA-seq解析を行い、AML細胞クラスターを描出する。その中で白血病幹細胞（Leukemic stem cell; LSC）のクラスターを探索する。scRNA-seqでは複数のAMLクラスターが得られることが想定されるため、それぞれのAMLクラスターについて、VEN-DEC治療前後の転写プロファイルの比較を行う。その際には、治療奏効群と非奏効群について比較検討を行う。また、VEN-DEC治療前の各AMLクラスター細胞について非奏効AML細胞で特徴的に発現亢進する遺伝子群を突き止める。Validation studyとして以上のscRNA-seqで得られた治療耐性マーカー候補遺伝子について、先行研究で実施したRNA-seqデータを用いて、治療奏効群と非奏効群のAML細胞の発現レベルを検証する。本検証には、機械学習のロジスティクス回帰を用い、予後予測モデルの構築を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Performance evaluation of the Ortho VITROS SARS-CoV-2 Spike-Specific Quantitative IgG test by comparison with the surrogate virus neutralizing antibody test and clinical assessment (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Saito K, Ai T, Nojiri S, Khasawneh A, Paran FJ, Horiuchi Y, Takei S, Yamamoto T, Wakita M, Hiki M, Miida T, Naito T, Takahashi K, Tabe Y
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 18 号: 1 ページ: e0279779-e0279779
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0279779
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Assessment of antibody dynamics and neutralizing activity using serological assay after SARS-CoV-2 infection and vaccination (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahashi T, Ai T, Saito K, Nojiri S, Takahashi M, Igawa G, Yamamoto T, Khasawneh A, Paran FJ, Takei S, Horiuchi Y, Kanno T, Tobiume M, Hiki M, Wakita M, Miida T, Okuzawa A, Suzuki T, Takahashi K, Naito T, Tabe Y
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 18 号: 9 ページ: e0291670-e0291670
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0291670
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Profiling of Response and Resistance to Venetoclax-Decitabine Therapy in Acute Myeloid Leukemia (2023)
  • 著者名/発表者名: Khasawneh Abdullah、Paran Faith Jessica、Oyama Rieko、Maiti Abhishek、Abbas Hussein A、Wang Bofei、Desai Poonam N、Hayes Kala、Harman Joe R、Su Xiaoping、DiNardo Courtney D.、Andreeff Michael、Milne Thomas A、Konopleva Marina Y.、Tabe Yoko
  • 雑誌名: Blood 巻: 142 号: Supplement 1 ページ: 4159-4159
  • DOI: 10.1182/blood-2023-180463
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PPARG and ASS1: Targets of Metabolic Alteration in Venetoclax / Decitabine Resistant Acute Myeloid Leukemia (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamatani Kotoko、Watanabe Tatsuro、Saito Kaori、Maiti Abhishek、Yamashita Satoshi、Khasawneh Abdullah、Paran Faith Jessica、Hayes Kala、Borthakur Gautam、Harman Joe R、Kimura Shinya、DiNardo Courtney D.、Milne Thomas A、Andreeff Michael、Tabe Yoko、Konopleva Marina Y.
  • 雑誌名: Blood 巻: 142 号: Supplement 1 ページ: 4162-4162
  • DOI: 10.1182/blood-2023-178554
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Th1 cytokine endotype discriminates and predicts severe complications in COVID-19 (2022)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Hasegawa, Takashi Hato, Toshitsugu Okayama, Kazuho Ikeo, Yoshiaki Miyamoto, Niina Iwanaga, Kohjin Suzuki, Maho Yoshida, Kazuto Yamashita, Saya Yamashita, Eiya Tamada, Abdullah Khasawneh, Faith Jessica Paran, Rieko Oyama, Toshio Naito, Kenta Noda, Yoko Tabe
  • 雑誌名: European Cytokine Network 巻: 33 号: 2 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1684/ecn.2022.0477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance evaluation of the Roche Elecsys? Anti-SARS-CoV-2 immunoassays by comparison with neutralizing antibodies and clinical assessment (2022)
  • 著者名/発表者名: Takei S, Ai T, Yamamoto T, Igawa G, Kanno T, Tobiume M, Hiki M, Saito K, Khasawneh A, Wakita M, Misawa S, Miida T, Okuzawa A, Suzuki T, Takahaishi K, Naito T, Tabe Y
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 号: 9 ページ: 0274181-0274181
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0274181
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Molecular Profiling of Response and Resistance to Venetoclax-Decitabine Therapy in Acute Myeloid Leukemia (2023)
  • 著者名/発表者名: Abdullah Khasawneh
  • 学会等名: American Society of Hematology (ASH)
  • 国際学会
• [学会発表] PPARG and ASS1: Targets of Metabolic Alteration in Venetoclax / Decitabine Resistant Acute Myeloid Leukemia (2023)
  • 著者名/発表者名: Kotoko Yamatani
  • 学会等名: American Society of Hematology (ASH)
  • 国際学会