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難治性急性リンパ性白血病に対するプレシジョン・メディシンを目指した多分野融合研究

研究課題

研究課題/領域番号 23K24298
補助金の研究課題番号 22H03037 (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52050:胎児医学および小児成育学関連
研究機関山梨大学

研究代表者

犬飼 岳史  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30293450)

研究分担者 大城 浩子  山梨大学, 大学院総合研究部, 医学研究員 (50377537)
合井 久美子  山梨大学, 大学院総合研究部, 講師 (70324192)
赤羽 弘資  山梨大学, 大学院総合研究部, 講師 (90377531)
玉井 望雅  山梨大学, 大学院総合研究部, 臨床助教 (90747453)
原間 大輔  山梨大学, 大学院総合研究部, 医学研究員 (10774078)
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 *注記
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード急性リンパ性白血病 / 薬剤感受性 / ゲノム情報 / ゲノム解析 / ゲノム編集技術 / 難治性 / ゲノム編集 / 個別化治療 / 白血病
研究開始時の研究の概要

本研究は、急性リンパ性白血病(ALL)症例の治療成績のさらなる向上を目指して、ALL症例の白血病細胞を培養して樹立された120株を超える多数の細胞株を活用し、白血病細胞の薬剤感受性と関連するゲノム情報を同定する取り組みである。ALLの化学療法では、作用の異なる複数の薬剤が併用投与されるため、臨床経過から個々の薬剤に対する感受性を評価することが困難である。本研究では、培養した白血病細胞を研究対象とすることによって、多様な薬剤に対する感受性を実験系で容易に評価することができる。ALL細胞株をモデルに薬剤感受性と関連するゲノム情報を明らかにすることによって、個別化した治療法の確立への貢献を目指す。

研究実績の概要

本研究は、難治性の急性リンパ性白血病(ALL)症例から樹立された多数の細胞株を活用し、薬剤感受性と関連するゲノム情報を同定する取り組みである。各株の多様な化学療法剤・低分子化合物・細胞傷害因子の感受性とゲノム情報をデータベース化し、難治性白血病における薬剤感受性モデルとして成果をあげてきた。加えてゲノム編集技術を活用し、薬剤耐性に関与するゲノム異常を内因性遺伝子に導入し、薬剤耐性のモデル系を構築することにも努めてきた。
本年度は、主要な治療薬であるアスパラギナーゼに対する感受性において、重要なバイオマーカーであるアスパラギン合成酵素遺伝子ASNSのメチル化状態を、多数検体で迅速かつ正確に評価できるアッセイ系を樹立した(Epigenetics. 2023;18:2268814)。今回の成果は、多数の細胞株および臨床検体において、HPLCを応用したアッセイ系が次世代シークエンス法による結果と一致することを明らかにしたものである。本アッセイ系は、アスパラギナーゼの感受性の予測を可能にして、個別化治療への道を拓く成果が期待される。
遺伝子に特定の変異を導入する手法としては、CRISPR/Cas9による相同組み換えがあるが、非相同末端接合による遺伝子の機能喪失が、より高頻度で導入されてしまう欠点があった。これを克服する手法として、Cas9と逆転写酵素の融合タンパクを用いるprime editing技術が開発された。そこで、ALLの再発症例におけるTP53遺伝子で最も高頻度で検出されるR248Q変異を、ヒトのALL細胞株にprime editingによって導入を試みた(Cancer Sci. 2024 Mar 28)。その結果、R248Q変異が高率に導入された一方で、複数のパターンの付加的な変異も導入されており、そのエラーの原因を特定し改良点を明らかにすることに成功している。

現在までの達成度 (区分)
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

本年度の論文成果としては、前述のような2論文が年度内に発刊された。また、Philadelphia染色体陽性(Ph+) ALLでは、白血病細胞がラミニンなどの間葉組織に接着することが化学療法に対する耐性の獲得に寄与しているが、Ph+ALL細胞上の細胞接着因子の発現がBCR::ABL1融合タンパクの活性に依存しており、TKIによってBCR::ABL1融合タンパクの活性を阻害すると細胞接着因子の発現が低下してPh+ALL細胞のラミニンへの接着が減弱することを明らかしている。この解析結果は、Ph+ALLが通常の化学療法に対して耐性を示す機序と、TKIを併用した化学療法の有用性の機序の一端を明らかにする研究成果である。加えて、MYC遺伝子とその近傍にあるスーパーエンハンサー活性を持つ領域の増幅が、ALL細胞の株化に寄与することを明らかにして、論文成果をrevise中である。さらに、前年度にB前駆細胞性ALL株100株とT-ALL株21株の合計121株を対象にして実施したRNA-seqの解析を進め、遺伝子発現のプロファイリングから染色体転座の型と一致したクラスタリングが出来ており、これまで株化が知られていない既知の融合遺伝子を持つ細胞株も確認されている。「胃がんのアスパラギナーゼ感受性」に関しては、胃がんにおいてASNS遺伝子が高メチル状態となる要因を同定することに成功しており、現在、論文化を進めている。「ゲノム編集による薬剤耐性遺伝子変異モデル」については、base editing手法によってBCR::ABL1融合遺伝子のT315I変異とTP53遺伝子のI125M変異をヒト白血病細胞株に導入することにそれぞれ成功して、論文化を進めている。細胞株バンクを用いた新規薬剤に対するスクリーニングについては、スウェーデンのカロリンスカ研究所との共同研究として解析が進行している。

今後の研究の推進方策

本研究では、小児ALL治療において基本となる化学療法剤のそれぞれの感受性を規定するゲノム情報を、白血病細胞株をモデル系として、遺伝子多型・変異・エピゲノム修飾の3つの視点から探索し、その関連性を臨床検体の公開データベースとゲノム編集技術を活用して検証して、信頼度の高い感受性バイオマーカーを同定することで、将来的な個別化治療への道を拓くことを目指す。本研究は、薬剤感受性のゲノムマーカーを、圧倒的な規模の白血病細胞株バンクを活用し薬物動態に基づく感受性を評価して探索するという、類のない取り組みである。
今後は、実施した全ALL細胞株におけるRNAseq解析のデータベースを整備して、各種の薬剤感受性における遺伝子多型・変異・エピゲノム修飾と、遺伝子プロファイリングとの関連性の解析を進める。また、薬剤感受性に関しては、薬剤の濃度勾配に一定時間暴露する従来からの評価方法に加えて、治療量の薬剤を臨床で投与した際の薬物動態を模した暴露条件で評価を行うことで、臨床に直結する研究成果を目指す。加えて、新規の分子標的薬や抗体製剤に対する感受性解析も進めて、感受性を規定するバイオマーカーとなるゲノム情報を同定することを目指す。また、前年度からの「胃がんのアスパラギナーゼ感受性」、「スーパーエンハンサーの機能解析」、「ゲノム編集による薬剤耐性遺伝子変異モデル」の研究を継続・発展させていく予定である。
さらに、「網羅型研究」として、一塩基多型・遺伝子変異・メチル化についてゲノム情報を網羅的に解析して薬剤ごとに解析を進めて、薬剤感受性マーカーの候補となるゲノム情報を検討する。得られた候補については、ゲノム編集技術を用いて、その関連性の直接的な検証を進めていく。同時に、「探索型研究」として、化合物及びCRISPRの各ライブラリーを用いて、新たな治療薬及び薬剤感受性遺伝子のスクリーニングを推進する予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 3件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Karolinska Institutet(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] National Taiwan University(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] All India Institute of Medical Sciences(インド)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Canonical BAF complex regulates the oncogenic program in human T-cell acute lymphoblastic leukemia2024

    • 著者名/発表者名
      Aoki Kazunari、Hyuga Mizuki、Tarumoto Yusuke、Nishibuchi Gohei、Ueda Atsushi、Ochi Yotaro、Sugino Seiichi、Mikami Takashi、Kobushi Hirokazu、Kato Itaru、Akahane Koshi、Inukai Takeshi、Takaori-Kondo Akifumi、Takita Junko、Ogawa Seishi、Yusa Kosuke
    • 雑誌名

      Blood

      巻: 143 号: 7 ページ: 604-618

    • DOI

      10.1182/blood.2023020857

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of prime editing system to introduce P53 R248Q hotspot mutation in acute lymphoblastic leukemia cell line2024

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thao、Aida Tomomi、Iijima‐Yamashita Yuka、Tamai Minori、Nagamachi Akiko、Kagami Keiko、Komatsu Chiaki、Kasai Shin、Akahane Koshi、Goi Kumiko、Inaba Toshiya、Sanada Masashi、Inukai Takeshi
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: - 号: 6 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1111/cas.16162

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rare <i>TCF3</i> variants associated with pediatric B cell acute lymphoblastic leukemia2023

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto Satoshi、Urayama Kevin Y.、Arakawa Yuki、Koh Katsuyoshi、Takahashi Hiroyuki、Keino Dai、Toyama Daisuke、Takita Junko、Tomizawa Daisuke、Morio Tomohiro、Sekinaka Yujin、Manabe Atsushi、Takagi Masatoshi
    • 雑誌名

      Pediatric Hematology and Oncology

      巻: - 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1080/08880018.2023.2201302

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Targeting Poly(ADP)ribose polymerase in BCR/ABL1-positive cells2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Haruka、Ishii Yuko、Piao Jinhua、Namikawa Yui、Masutani Mitsuko、Honda Hiroaki、Akahane Koshi、Inukai Takeshi、Morio Tomohiro、Takagi Masatoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 7588-7588

    • DOI

      10.1038/s41598-023-33852-2

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Utility of ASNS gene methylation evaluated with the HPLC method as a pharmacogenomic biomarker to predict asparaginase sensitivity in BCP-ALL2023

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Atsushi、Miyake Kunio、Yamada Yuriko、Sunamura Ei-Ichiro、Yotani Takuya、Kagami Keiko、Kasai Shin、Tamai Minori、Harama Daisuke、Akahane Koshi、Goi Kumiko、Sakaguchi Kimiyoshi、Goto Hiroaki、Kitahara Shinichiro、Inukai Takeshi
    • 雑誌名

      Epigenetics

      巻: 18 号: 1 ページ: 2268814-2268814

    • DOI

      10.1080/15592294.2023.2268814

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome-wide assessment of genetic risk loci for childhood acute lymphoblastic leukemia in Japanese patients2023

    • 著者名/発表者名
      Hangai Mayumi、Kawaguchi Takahisa、Takagi Masatoshi、Inukai Takeshi、Manabe Atsushi、Urayama Kevin Y, et al.
    • 雑誌名

      Haematologica

      巻: 109 ページ: 1247-1252

    • DOI

      10.3324/haematol.2023.282914

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TCF3::HLF陽性白血病の難治性病態とその克服 17;19転座陽性急性リンパ性白血病の化学療法耐性とTRAIL高感受性2023

    • 著者名/発表者名
      犬飼岳史
    • 雑誌名

      日本小児血液・がん学会雑誌

      巻: 60 ページ: 207-213

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] CRISPR/Cas9-Mediated Induction of Relapse-Specific NT5C2 and PRPS1 Mutations Confers Thiopurine Resistance as a Relapsed Lymphoid Leukemia Model2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thao Thu Thi、Tanaka Yoichi、Sanada Masashi、Hosaka Masumi、Tamai Minori、Kagami Keiko、Komatsu Chiaki、Somazu Shinpei、Harama Daisuke、Kasai Shin、Watanabe Atsushi、Akahane Koushi、Goi Kumiko、Inukai Takeshi
    • 雑誌名

      Molecular Pharmacology

      巻: 103 号: 4 ページ: 199-210

    • DOI

      10.1124/molpharm.122.000546

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of Philadelphia chromosome in human leukemia by DNA breaks on the BCR and ABL1 genes using CRISPR/Cas9 system.2023

    • 著者名/発表者名
      Tamai M, Fujisawa S, Nguyen Thao TT, Komatsu C, Kagami K, Kamimoto K, Omachi K, Kasai S, Harama D, Watanabe A, Akahane K, Goi K, Naka K, Kaname T, Teshima T, and Inukai T
    • 雑誌名

      Cancer Gene Therapy

      巻: 30 号: 1 ページ: 38-50

    • DOI

      10.1038/s41417-022-00522-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synergistic effect of combined PI3 kinase inhibitor and PARP inhibitor treatment on BCR/ABL1-positive acute lymphoblastic leukemia cells2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Haruka、Akahane Koshi、Inukai Takeshi、Morio Tomohiro、Takagi Masatoshi
    • 雑誌名

      International Journal of Hematology

      巻: 117 号: 5 ページ: 748-758

    • DOI

      10.1007/s12185-022-03520-8

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] BCL6 inhibition ameliorates resistance to ruxolitinib in &lt;i&gt;CRLF2&lt;/i&gt;-rearranged acute lymphoblastic leukemia2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuzuki Shinobu、Yasuda Takahiko、Goto Hiroaki、Maeda Naoko、Akahane Koshi、Inukai Takeshi、Yamamoto Hideyuki、Karnan Sivasundaram、Ota Akinobu、Hyodo Toshinori、Konishi Hiroyuki、Hosokawa Yoshitaka、Kiyoi Hitoshi、Hayakawa Fumihiko
    • 雑誌名

      Haematologica

      巻: 108 号: 2 ページ: 394-408

    • DOI

      10.3324/haematol.2022.280879

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prominence of NUDT15 genetic variation associated with 6‐mercaptopurine tolerance in a genome‐wide association study of Japanese children with acute lymphoblastic leukaemia2022

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yoichi、Urayama Kevin Y.、Mori Makiko、Arakawa Yuki、Hasegawa Daisuke、Noguchi Yasushi、Yanagimachi Masakatsu、Keino Dai、Ota Setsuo、Akahane Koshi、Inukai Takeshi、Hangai Mayumi、Kawaguchi Takahisa、Takagi Masatoshi、Koh Katsuyoshi、Matsuda Fumihiko、Manabe Atsushi
    • 雑誌名

      British Journal of Haematology

      巻: 199 号: 2 ページ: 260-269

    • DOI

      10.1111/bjh.18405

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low NUDT15 expression levels due to biallelic NUDT15 variants and 6‐mercaptopurine intolerance2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida M, Brown SA, Moriyama T, Nishii R, Tsujimoto SI, Yamada Y, Yoshida K, Shirai R, Osumi T, Utano T, Fukano R, Kudo K, Sakaguchi K, Arakawa Y, Koh K, Sekiguchi M, Sekimizu M, Miyamura T, Ishida H, Inukai T, Tomizawa D, Kiyokawa N, Kato M, Yang JJ.
    • 雑誌名

      British Journal of Haematology

      巻: 199 号: 2 ページ: 270-276

    • DOI

      10.1111/bjh.18375

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Introduction of the T315I gatekeeper mutation of BCR/ABL1 into a Philadelphia chromosome-positive lymphoid leukemia cell line using the CRISPR/Cas9 system2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thao T. T.、Tamai Minori、Harama Daisuke、Kagami Keiko、Kasai Shin、Watanabe Atsushi、Akahane Koshi、Goi Kumiko、Inukai Takeshi
    • 雑誌名

      International Journal of Hematology

      巻: 116 号: 4 ページ: 534-543

    • DOI

      10.1007/s12185-022-03369-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Glucocorticoid receptor gene mutations confer glucocorticoid resistance in B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia2022

    • 著者名/発表者名
      Tamai Minori、Kasai Shin、Akahane Koshi、Thu Thao Nguyen、Kagami Keiko、Komatsu Chiaki、Abe Masako、Watanabe Atsushi、Goi Kumiko、Miyake Kunio、Inaba Toshiya、Takita Junko、Goto Hiroaki、Minegishi Masayoshi、Iwamoto Shotaro、Sugita Kanji、Inukai Takeshi
    • 雑誌名

      The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology

      巻: 218 ページ: 106068-106068

    • DOI

      10.1016/j.jsbmb.2022.106068

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CN470 is a BET/CBP/p300 multi-bromodomain inhibitor and has an anti-tumor activity against MLL-rearranged acute lymphoblastic leukemia2022

    • 著者名/発表者名
      Imayoshi Natsuki、Yoshioka Makoto、Tanaka Kuniaki、Yang Shyh-Ming、Akahane Koshi、Toda Yuki、Hosogi Shigekuni、Inukai Takeshi、Okada Seiji、Maloney David J.、Nakahata Tatsutoshi、Takita Junko、Kato Itaru、Ashihara Eishi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 590 ページ: 49-54

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.12.078

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] TKI-resistance in a human Ph+ leukemia model with T315I-containing compound mutations of BCR::ABL12023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thao TT, Tamai Minori, Harama Daisuke, Kagami Keiko, Komatsu Chiaki, Kasai Shin, Akahane Koushi, Goi Kumiko, Inukai Takeshi
    • 学会等名
      第85回日本血液学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] BCP-ALL細胞株のinotuzumab ozogamicin感受性におけるCD22陽性率の意義2023

    • 著者名/発表者名
      笠井 慎, 赤羽 弘資, 玉井 望雅, 加賀美 恵子, 小松 千亜紀, 清河 信敬, Nguyen TT, 後藤 裕明, 峯岸 正好, 稲葉 俊哉, 岩本 彰太郎, 合井 久美子, 犬飼 岳史
    • 学会等名
      第85回日本血液学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Ph陽性ALLにおけるインテグリンα6の発現誘導を介するラミニン接着へのBCR::ABL1の関与2023

    • 著者名/発表者名
      高橋和也, Nguyen TT, 玉井望雅, 原間大輔, 笠井慎, 赤羽弘資, 合井久美子, 加賀美恵子, 小松千亜紀, 犬飼岳史
    • 学会等名
      第65回日本小児血液がん学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] TCF3::HLF陽性白血病の難治性病態とその克服 17;19転座型ALLにおける化学療法に対する耐性と免疫学的な抗白血病効果に対する高感受性の機序2022

    • 著者名/発表者名
      犬飼岳史
    • 学会等名
      第64回日本小児血液がん学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] p210 and p190 BCR::ABL1 induce different gene expression profiles in the artificial Philadelphia chromosome-positive leukemias created by CRISPR/Cas9 system2022

    • 著者名/発表者名
      Tamai Minori, Nguyen Thao, Komatsu Chiaki, Kagami Keiko, Kasai Shin, Harama Daisuke, Akahane Koshi, Goi Kumiko, Inukai Takeshi
    • 学会等名
      第64回日本小児血液がん学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Establishment of a human acute lymphoblastic leukemia model with relapse-specific mutation of the TP53 gene using the prime editing system2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Thao, Tamai Minori, Inaba Toshiya, Nagamachi Akiko, Kagami Keiko, Harama Daisuke, Kasai Shin, Akahane Koshi, Goi Kumiko, Inukai Takeshi
    • 学会等名
      第64回日本小児血液がん学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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