年齢依存性白血病発症における分子機構の解明及びその知見に基づく新規治療戦略の構築

• 研究課題/領域番号: 23K24165
• 補助金の研究課題番号: 22H02904 (2022-2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2022-2023)
• 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: 熊本大学
• 研究代表者: 大里 元美 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 客員教授 (90314286)
• 研究分担者: 指田 吾郎 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特別招聘教授 (70349447) ; 岩崎 正幸 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (70790913) ; 横溝 智雅 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (80590314)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: 白血病 / AYA世代がん / 分子標的治療 / マウスモデル / RUNX / マウスモデ / 分指標的治療

研究開始時の研究の概要

継続課題のため、記入しない。

研究実績の概要

がん発生においては遺伝子変異だけでなくその発生母地となる細胞との組み合わせが重要と考えられる。年齢依存的な発症を示す白血病の場合、造血幹細胞の年齢に伴う変化が遺伝子変異の形質転換受容性を決定する要因と考えられるが、その分子基盤については不明な点が多い。本研究では、t(8;21)染色体転座による急性骨髄性白血病(AML)にみられる年齢依存的な白血病発症について下記２目標の達成を目指す。
１）年齢依存的な白血病発症における分子機構の解明：先行研究の結果より、胎児・小児期造血幹細胞に高発現し成人期には発現が消失する非ヒストン性クロマチン構成因子HMGA2が年齢依存性白血病発症を決定する重要な候補遺伝子と考えらえた。RUNX1-ETO遺伝子による年齢依存的AML発症におけるHMGA2の関与を明らかにするために、RUNX1-ETOノックインKIマウスをHmga2 ノックアウトKO マウスあるいはHMGA2 過発現 OE KI マウス (分担研究者熊本大学指田吾郎により作製)とそれぞれ交配して白血病の有無並びにその病態について解析した。RUNX1-ETO KIマウスは成人期にRUNX1-ETOを発現させても白血病にならなかったが、HMGA2 OE KIマウスとの交配により、白血病を100%早期に発症するようになった。Hmga2 KOマウスとRUNX1-ETO KIマウスの交配実験は現在進行中である。並行してシングルセルscRNA-seq解析によりHMGA2以外の新規因子の検索も行い幾つかの候補遺伝子を同定している。
２）分子基盤の解明結果に基づく新規治療戦略の構築：遺伝子異常と母細胞間の特殊な相互依存関係を薬理学的に阻害する治療を目指し、候補薬剤のスクリーニングを行っている。HMGA2阻害剤については既知の阻害剤に加え独自に同定した新規阻害剤も２種検討し薬効を確認している。

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

１）年齢依存的な白血病発症における分子機構の解明：
（a) HMGA2による年齢依存性白血病発症機：初年度であるR4年度にはRUNX1-ETO遺伝子による年齢依存的AML発症におけるHMGA2の関与を明らかにするために、RUNX1-ETOノックインKIマウスをHMGA2 過発現 OE KI マウス (分担研究者熊本大学指田吾郎により作製解析済み、論文受理済み)と交配して白血病の有無並びにその病態について解析した。壮年期誘導では白血病を起こしにくかったRUNX1-ETOマウスにHMGA2 OE KIマウスを交配すると白血病を100%早期に起こした。またHMGA2を幼児期（生後３日）に過剰発現させても発症までの期間の短縮などは見られず、HMGA2が年齢依存性の少なくとも一因であることがマウス個体レベルでも検証できた。現在、これらの結果をまとめ論文投稿準備中である。Hmga2 KOマウスとRUNX1-ETO KIマウスの交配実験は現在進行中である。
（b) シングルセルscRNA-seq解析による新規因子の検索：HMGA2以外の新規年齢依存性因子の検索をRUNX1-ETOマウスからの幹細胞分画のシングルセルscRNA-seq解析を行うことで検索し候補因子を幾つか同定できている。各因子の生物学的重要度は現在検討中である。
２）分子基盤の解明結果に基づく新規治療戦略の構築：遺伝子異常と母細胞間の特殊な相互依存関係を薬理学的に阻害する治療を目指している。HMGA2阻害剤については既知の阻害剤に加え独自にスクリーニングして同定した新規阻害剤も２種検討し、白血病モデルにおいて薬効を確認できている。

今後の研究の推進方策

１）年齢依存的な白血病発症における分子機構の解明：
（a) HMGA2による年齢依存性白血病発症機：R5年度（2年目）に行った、RUNX1-ETOノックインKIマウス x HMGA2 過発現 OE KI 交配マウスの結果については論文発表を目指す。最終年度となる本年度には、上記のマウスモデルと相補的な実験として、RUNX1-ETOノックインKIマウスとHmga2 ノックアウトKO マウスの交配を進め、さらにHMGA2が年齢依存的な白血病発症の原因であることを検証する。
（b) シングルセルscRNA-seq解析による新規因子の検索：HMGA2の解析と並行してシングルセルscRNA-seq解析による新規因子の検索を行い、同定した候補遺伝子についてノックダウンや過発現の実験系を用い分子機序の解析及びその阻害剤の開発を行ってゆく。
２）分子基盤の解明結果に基づく新規治療戦略の構築：遺伝子異常と母細胞間の特殊な相互依存関係を薬理学的に阻害する治療を目指す。本年度は、HMGA2阻害剤については既知の阻害剤に加え独自にスクリーニングして同定した新規阻害剤２種について薬効の評価を、特にin vivoの系（RUNX1-ETO;NRASマウス、PDXマウス）において詳細に検討してゆく。

研究成果

• [国際共同研究] National University of Singapore/Duke-NUS Medical School/Nanyang Technological University(シンガポール)
• [国際共同研究] Quest International University(マレーシア)
• [国際共同研究] Harvard University(米国)
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [雑誌論文] IGLL5 controlled by super-enhancer affects cell survival and MYC expression in mature B-cell lymphoma (2024)
  • 著者名/発表者名: Hosoi Hiroki、Tabata Shotaro、Kosako Hideki、Hori Yoshikazu、Okamura Tadashi、Yamashita Yusuke、Fujimoto Kota、Kajioka Daiki、Suzuki Kentaro、Osato Motomi、Yamada Gen、Sonoki Takashi
  • 雑誌名: Leukemia Research Reports 巻: 21 ページ: 100451-100451
  • DOI: 10.1016/j.lrr.2024.100451
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acquired Multidrug Resistance in AML Is Caused by Low Apoptotic Priming in Relapsed Myeloblasts (2024)
  • 著者名/発表者名: Olesinski EA, Bhatia KS, Wang C, Pioso MS, Lin XX, Mamdouh AM, Ng SX, Sandhu V, Jasdanwala SS, Yilma B, Bohl S, Ryan JA, Malani D, Luskin MR, Kallioniemi O, Porkka K, Adamia S, Chng WJ, Osato M, Weinstock DM, Garcia JS, Letai A, Bhatt S.
  • 雑誌名: Blood Cancer Discovery 巻: 5 号: 3 ページ: 180-201
  • DOI: 10.1158/2643-3230.bcd-24-0001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Differential requirement for IL-2 and IL-23 in the differentiation and effector functions of Th17/ILC3-like cells in a human T cell line (2024)
  • 著者名/発表者名: Momtazkari Sarah、Dev Choudhury Anahita、Yong Zachary Wei Ern、Le Dong Thanh、Nguyen Canh Hiep、Harada Kenichi、Hori Toshiyuki、Osato Motomi、Takahashi Chiaki、Koh Cai Ping、Voon Dominic Chih-Cheng
  • 雑誌名: Journal of Leukocyte Biology 巻: - 号: 6 ページ: 1108-1117
  • DOI: 10.1093/jleuko/qiae034
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] HEY1::NCOA2 expression modulates chondrogenic differentiation and induces mesenchymal chondrosarcoma in mice. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Homme M, Teramura Y, Kumegawa K, Yamazaki Y, Yamashita K, Osato M, Maruyama R, Nakamura T
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 8(10) 号: 10
  • DOI: 10.1172/jci.insight.160279
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Childhood hematopoietic stem cells constitute the permissive window for RUNX1-ETO leukemogenesis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Abdallah MG, Teoh VSI, Dutta B, Yokomizo T, Osato M.
  • 雑誌名: Int J Hematol 巻: - 号: 6 ページ: 830-838
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03605-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Core binding factor fusion downregulation of ADAR2 RNA editing contributes to AML leukemogenesis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Guo M, Chan HMT, Zhou QL, An O, Li Y, Song Y, Tan ZH, Ng HEV, Peramangalam PS, Tan ZQ, Cao X, Iwanaga E, Matsuoka M, Ooi MG, Jen WY, Koh LP, Chan E, Tan LK, Goh Y, Wang W, Koh BTH, Chan MC, Fullwood MJ, Chng WJ, Osato M, Pulikkan JA, Yang H, Chen L, Tenen DG.
  • 雑誌名: Blood 巻: -
  • DOI: 10.1182/blood.2022015830
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The RUNX Family, a Novel Multifaceted Guardian of the Genome. (2023)
  • 著者名/発表者名: Dutta B, Osato M.
  • 雑誌名: Cells 巻: 12 号: 2 ページ: 255-255
  • DOI: 10.3390/cells12020255
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-throughput telomere length measurement at nucleotide resolution using the PacBio high fidelity sequencing platform. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tham CY, Poon L, Yan T, Koh JYP, Ramlee MK, Teoh VSI, Zhang S, Cai Y, Hong Z, Lee GS, Liu J, Song HW, Hwang WYK, Teh BT, Tan P, Xu L, Koh AS, Osato M, Li S.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 14 号: 1 ページ: 281-281
  • DOI: 10.1038/s41467-023-35823-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Highly efficient Runx1 enhancer eR1-mediated genetic engineering for fetal, child and adult hematopoietic stem cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Koh CP., Bahirvani AG., Wang CQ., Yokomizo T., Ng CEL., Du L., Tergaonkar V., Voon DC., Kitamura H., Hosoi H., Sonoki T., Michelle MMH., Tan LJ., Niibori-Nambu A., Zhang Y., Perkins AS., Hossain Z., Tenen DG., Ito Y., Venkatesh B., Osato M.
  • 雑誌名: Gene 巻: 851 ページ: 147049-147049
  • DOI: 10.1016/j.gene.2022.147049
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] AML1/RUNX1の発見と白血病（1）PEBP2/CBFの発見 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大里元美
  • 雑誌名: BIO Clinica 巻: 38 ページ: 31-35
• [雑誌論文] Self-Assembled Daunorubicin/Epigallocatechin Gallate Nanocomplex for Synergistic Reversal of Chemoresistance in Leukemia. (2022)
  • 著者名/発表者名: Bae KH, Lai F, Oruc B, Osato M, Chen Q, Kurisawa M.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 24 号: 1 ページ: 381-381
  • DOI: 10.3390/ijms24010381
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Myb enhancer-guided analysis of basophil and mast cell differentiation (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Takayoshi、Totani Haruhito、Gunji Yoshitaka、Fukuda Masahiro、Yokomori Rui、Deng Jianwen、Rethnam Malini、Yang Chong、Tan Tze King、Karasawa Tadayoshi、Kario Kazuomi、Takahashi Masafumi、Osato Motomi、Sanda Takaomi、Suda Toshio
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 7064-7064
  • DOI: 10.1038/s41467-022-34906-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bone marrow-targetable Green Tea Catechin-Based Micellar Nanocomplex for synergistic therapy of Acute myeloid leukemia. (2022)
  • 著者名/発表者名: Bae KH, Lai F, Mong J, Niibori-Nambu A, Chan KH, Her Z, Osato M, Tan MH, Chen Q, Kurisawa M.
  • 雑誌名: J Nanobiotechnology 巻: 20 号: 1 ページ: 481-481
  • DOI: 10.1186/s12951-022-01683-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oncofetal protein IGF2BP1 regulates IQGAP3 expression to maintain stem cell potential in cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Myint Khine、Chuang Linda Shyue Huey、Teh Yu Xuan、Mawan Nur Astiana、Shi Edward Jizhong、Mok Michelle Meng Huang、Nuttonmanit Napat、Matsuo Junichi、Li Ying、Yang Henry、Okabe Atsushi、Kaneda Atsushi、Osato Motomi、So Jimmy Bok-Yan、Yong Wei Peng、Tan Patrick、Yeoh Khay Guan、Ito Yoshiaki
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 10 ページ: 105194-105194
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.105194
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Independent origins of fetal liver haematopoietic stem and progenitor cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokomizo Tomomasa、Ideue Takako、Morino-Koga Saori、Tham Cheng Yong、Sato Tomohiko、Takeda Naoki、Kubota Yoshiaki、Kurokawa Mineo、Komatsu Norio、Ogawa Minetaro、Araki Kimi、Osato Motomi、Suda Toshio
  • 雑誌名: Nature 巻: 609 号: 7928 ページ: 779-784
  • DOI: 10.1038/s41586-022-05203-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hepatic leukemia factor-expressing paraxial mesoderm cells contribute to the developing brain vasculature (2022)
  • 著者名/発表者名: Koui Yuta、Ideue Takako、Boylan Michael、Anderson Matthew J.、Osato Motomi、Suda Toshio、Yokomizo Tomomasa、Mukouyama Yoh-suke
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 11 号: 9
  • DOI: 10.1242/bio.059510
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Leukopenia, macrocytosis, and thrombocytopenia occur in young adults with Down syndrome. (2022)
  • 著者名/発表者名: Hamaguchi Y, Kondoh T, Fukuda M, Yamasaki K, Yoshiura KI, Moriuchi H, Morii M, Muramatsu M, Minami T, Osato M.
  • 雑誌名: Gene 巻: 835 ページ: 146663-146663
  • DOI: 10.1016/j.gene.2022.146663
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] RUNX1とFUSによる相分離を介した白血病抑制機構 (2024)
  • 著者名/発表者名: 大里元美
  • 学会等名: 第28回造血器腫瘍研究会
• [学会発表] High-throughput telomere length measurement at nucleotide resolution employing PacBio high fidelity long-read sequencing towards the early detection of premature aging in adult Down syndrome individuals (2023)
  • 著者名/発表者名: 大里元美
  • 学会等名: 第2回ダウン症基礎研究会熊本大会
  • 国際学会
• [学会発表] High expression of HMGA2 underlies AYA onset and a poor prognostic subgroup in t(8;21) leukemia (2023)
  • 著者名/発表者名: 大里元美
  • 学会等名: 第85回日本血液学会学術総会
  • 国際学会
• [学会発表] Phase separation by FUS and RUNX1 maintains cellular integrity in hematopoietic stem cells and lymphoid progenitors (2023)
  • 著者名/発表者名: Bibek Dutta, Motomi Osato
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
  • 国際学会
• [学会発表] eR1 active dormant cells represent two-staged reserve stem cell function for tissue regeneration in the stomach corpus of mice (2023)
  • 著者名/発表者名: 須田一人、大里元美
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
  • 国際学会
• [学会発表] 造血幹細胞は卵黄嚢で発生するのか (2023)
  • 著者名/発表者名: 横溝智雅
  • 学会等名: 第27 回造血器腫瘍研究会(広島大学広仁会館）
• [備考] Kumamoto University
  • URL: https://ircms.kumamoto-u.ac.jp/members/visiting/motomi_osato/