一細胞シークエンシングによる、抗がん剤耐性獲得過程でのがん細胞進化の解明

• 研究領域: システム的統合理解に基づくがんの先端的診断、治療、予防法の開発
• 研究課題/領域番号: 25134721
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 独立行政法人国立がん研究センター
• 研究代表者: 加藤 護 独立行政法人国立がん研究センター, 研究所, ユニット長 (40391916)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 一細胞シークエンス / 次世代シークエンサー / がんゲノム / バイオインフォマティクス / 抗がん剤耐性

研究実績の概要

前年度、HCC78 細胞株から抗がん剤Crizotinib 耐性の子株を得、子株６株に対しバルクセル･シークエンスと、3細胞のシングルセル･シークエンスを行った。そこでは、１）バルクセルとシングルセルではエラー率、マップ率などに大きな違いがないこと、２）しかしdepth の分布には大きな違いがあり、恐らく全ゲノム増幅の影響を反映していること、３）一細胞特異的な多くの変異があること、４）ある遺伝子変異が耐性を生じさせているであろう事、などが分かった。しかし同時に、実験および情報解析における課題も残った。シングルセル・シークエンスの過程では、手作業で限界希釈による細胞分離と、全ゲノム増幅を行った。しかしこの工程はlabor intensive であった。数十細胞以上を扱う場合、自動化された機器を用いることが好ましいことが分かり、本年度、自動細胞分離・調整装置であるC1 を用いて、この工程を行うことに成功した。C1 はもともとRNA トランスクリプトーム用に開発された機器だが、本年度夏にDNA エキソーム用のプロトコルが発表され、我々はいち早くこれを適用することが出来た。情報解析の課題は、変異検出の正確さである。このため、本年度では、純系マウスの正常腸管細胞から5細胞をシングルセル・シークエンスし、また同様に同じ組織からのバルクセルもシークエンスして、バルクをbackground、シングルをforeground としてシングルでの変異検出を行った。純系マウスの正常細胞かつ同じ組織からのバルクセルをbackground にしたコールであるため、ネガティブ・コントロールとなる。このデータを用いて変異検出のアルゴリズムを改良することが出来た。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Lung Adenocarcinomas with Exclusie Dependence on Oncogene Fusions. (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonobu Saito, Yoko Shimada, Kouya Shiraishi, Hiromi Sakamoto, Koji Tsuta, Hirohiko Totsuka, Suenori Chiku, Hitoshi Ichikawa, Mamoru Kato, Shun-ichi Watanabe, Teruhiko Yoshida, Jun Yokota, Takashi Kohno
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: - 号: 11 ページ: 2264-2271
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-14-3282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Profiling of actionable gene alterations in ovarian cancer by targeted deep sequencing. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masataka Takenaka, Motonobu Saito, Reika Iwakawa, Nozomu Yanaihara, Misato Saito, Mamoru Kato, Hitoshi Ichikawa, Tatsuhiro Shibata, Jun Yokota, Aikou Okamoto, Takashi Kohno
  • 雑誌名: International Journal of Oncology 巻: 46 号: 6 ページ: 2389-2398
  • DOI: 10.3892/ijo.2015.2951
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive DNA adduct analysis reveals pulmonary inflammatory response contributes to genotoxic action of magnetite nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Kousuke Ishino, Tatsuya Kato, Mamoru Kato, Tatsuhiro Shibata, Masatoshi Watanabe, Keiji Wakabayashi, Hitoshi Nakagama, Yukari Totsuka
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 16 ページ: 3474-3492
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trans-ancestry mutational landscape of hepatocellular carcinoma genomes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Totoki, Kenji Tatsuno, Kyle R Covington, Hiroki Ueda, Chad J Creighton, Mamoru Kato, Shingo Tsuji,Lawrence A Donehower, Betty L Slagle, Hiromi Nakamura, Shogo Yamamoto, Eve Shinbrot, Natsuko Hama, Megan Lehmkuhl, Fumie Hosoda, Yasuhito Arai, Kim Walker, ・・・・Hiroyuki Aburatani & Tatsuhiro Shibata
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 46 ページ: 1267-1273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying oncogenic RET fusion in lung adenocarcinoma. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuji Mizukami, Kouya Shiraishi, Yoko Shimada, Hideaki Ogiwara, Koji Tsuta, Hitoshi Ichikawa, Hiromi Sakamoto, Mamoru Kato, Tatsuhiro Shibata, Takashi Nakano, Takashi Kohno
  • 雑誌名: Journal of Thoracic Oncology 巻: 9 ページ: 622-630
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutually exclusive mutations of KIT and RAS are associated with KIT mRNA expression and chromosomal instability in primary intracranial pure germinomas (2014)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Fukushima, Ayaka Otsuka, Tomonari Suzuki, Takaaki Yanagisawa, Kazuhiko Mishima, Akitake Mukasa, Nobuhito Saito, Toshihiro Kumabe,・・・・ Mamoru Kato, Tatsuhiro Shibata,・・・・Koichi Ichimura,On behalf of the Intracranial Germ Cell Tumor Genome Analysis Consortium (iGCT Consortium)
  • 雑誌名: Acta Neuropathologica 巻: 127 ページ: 911-925
  • 査読あり
• [雑誌論文] NCYM, a de novo evolved protein, stabilizes MYCN and characterizes human neuroblastoma. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Suenaga, S. M. Rafiqul Islam, Jennifer Alagu, Yoshiki Kaneko, Mamoru Kato, Yukichi Tanaka, Hidetada Kawana, Shamim Hossain, Daisuke Matsumoto, Mami Yamamoto, Wataru Shoji, Makiko Itami, Tatsuhiro Shibata, Yohko Nakamura, Miki Ohira, Seiki Haraguchi, Atsushi Takatori, Akira Nakagawara.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 10
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一細胞ゲノム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤護
  • 雑誌名: 医学の歩み 巻: 249 ページ: 1088-1092
• [雑誌論文] 発がんドライバー変異の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: David Tamborero, Abel Gonzalez-Perez, and Nuria Lopez-Bigas; 加藤護（訳）
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 32 ページ: 213-219
• [学会発表] Cancer-cell evolution revealed by observations at different time points (2013)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Kato
  • 学会等名: 72nd Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • 発表場所: Yokohama
• [学会発表] Case report on wet-dry fusion by a dry researcher who aims at wet research goals (2013)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Kato
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: Kobe
• [図書] 一細胞ゲノム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤 護
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 医学の歩み
• [備考] 一細胞シークエンシングによる、抗がん剤耐性獲得過程でのがん細胞進化の解明
  • URL: http://cancersystem.hgc.jp/_media/%E3%82%B7%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%A0%E3%81%8C%E3%82%93%E3%83%8B%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%83%AC%E3%82%BF%E3%83%BCno8.pdf