がん等におけるシグナル異常活性化に関わるmiRNAとエピジェネティック因子の研究

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K06907
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山岸 誠 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任助教 (90625261)
• 研究期間 (年度): 2015-10-21 – 2018-03-31
• キーワード: microRNA / エピジェネティクス / リンパ腫 / HTLV-1 / ATL / 遺伝子翻訳

研究実績の概要

平成27年度までに明らかにしたmiRNA群発現減少の分子メカニズムを検討した結果、リンパ腫細胞におけるポリコーム群依存的なエピジェネティックな異常が原因であることがわかった。ポリコーム群はmiRNAの発現を全体的に負に制御し、その結果多くのmiRNA標的遺伝子の慢性的な過剰発現を引き起こしていることを明らかにした。成人T細胞白血病(ATL)においてはポリコーム群により少なくとも60種以上のmiRNAの発現が著しく低下しており、ATL細胞における遺伝子発現ネットワークの全体的な異常に対するmiRNAの重要性が強く示唆された。
HTLV-1感染細胞で発現するTax遺伝子は、宿主ポリコーム複合体の構成因子の発現レベルを変化させ、また直接相互作用することで宿主エピゲノムパターンを変化させることを明らかにした。Taxによって誘導されるエピジェネティックな発現異常は、感染初期、及び無症候性キャリアの感染細胞ですでに成立しており、またHTLV-1感染細胞の不死化に必要であったことから、Taxによるエピジェネティックな異常がHTLV感染症において非常に重要なイベントであることが示された。またポリコーム群について詳細な検討を行い、リンパ腫細胞におけるEZH1及びEZH2の重要性を明らかにした(Blood, 2016; 58th ASH)。EZH1及びEZH2を同時に欠損させることにより、ATL細胞や他の悪性リンパ腫細胞に対して合成致死を誘導できることを明らかにした。
miRNAの機能的な役割の検討については、前年度までに開発したribosome profiling法にマイクロアレイ技術を合わせて、全遺伝子の翻訳レベルを検討する新たな実験手法を確立した。患者由来リンパ腫細胞の全遺伝子の翻訳レベルを定量したところ、正常細胞と比べて非常に多くの遺伝子の翻訳が異常に活性化しており、その原因としてmiRNAの発現低下に加え、翻訳制御因子群の機能異常の同定にも成功した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

前年度までの研究成果をさらに発展させ、miRNA発現異常の原因と下流に与える生物学的意義を実験的に証明することに成功した。遺伝子発現、miRNA発現、エピジェネティックパターンを、それぞれに最適な網羅的技術を駆使して明らかにすることで、それらの重要性と分子標的候補を複数同定することにも成功した。
申請時の研究計画をほぼカバーし、さらに遺伝子翻訳異常の実態を明らかにすることに前倒しで成功した。研究成果は米国血液学会を始めとする国内外の学会で発表し、複数の賞にも選出されている。また米国血液学会誌Bloodにもアクセプトされた。従って計画研究は順調に進んでいると考える。

今後の研究の推進方策

平成27年度及び28年度までに成果により、がん細胞における遺伝子発現制御ネットワークの実態とその重要性が示された。最終年度はこれまでに開発したスクリーニング技術を用いて、miRNAの重要性とその制御法をより深く検討する。具体的には、(1)BCR経路及びNF-kB経路をモデルとして活性化メカニズムを整理し、さらにゲノムワイドChIP法を用いて下流の転写因子群の結合パターンを解析することにより、miRNAも含めた全遺伝子転写制御ネットワークを明らかにする。(2)遺伝子翻訳異常の実態とそのメカニズムをより詳細に検討し、さらに低分子化合物等を用いた新たな制御法の開発を行う。(3) miRNAを制御する上位イベントとしてのエピジェネティクスを対象とし、その制御を可能とする方法論を検討する。さらにがんで見られるエピジェネティック関連遺伝子の不活性型変異とその意義を検討し、合成致死を用いた新たな分子標的の概念を検討する。3年間の研究成果を統合し、miRNA及びエピジェネティック異常の重要性を証明し、論文等で成果発表を行う。

研究成果

• [雑誌論文] 特集 / 成人T細胞白血病リンパ腫(ATL)研究と診療の進歩「ATL発症における遺伝子翻訳異常」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山岸誠、内丸薫
  • 雑誌名: 血液内科 巻: 74(3) ページ: 314-319
• [雑誌論文] Homeostatically Maintained Resting Naive CD4+ T Cells Resist Latent HIV Reactivation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsunetsugu-Yokota Y, Kobayahi-Ishihara M, Wada Y, Terahara K, Takeyama H, Kawana-Tachikawa A, Tokunaga K, Yamagishi M, Martinez JP, Meyerhans A.
  • 雑誌名: Front. Microbiol. 巻: 7 ページ: 1944
  • DOI: 10.3389/fmicb.2016.01944
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polycomb-dependent epigenetic landscape in adult T-cell leukemia. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujikawa D, Nakagawa S, Hori M, Kurokawa N, Soejima A, Nakano K, Yamochi T, Nakashima M, Kobayashi S, Tanaka Y, Iwanaga M, Utsunomiya A, Uchimaru K, Yamagishi M* (*corresponding author), Watanabe T.
  • 雑誌名: Blood 巻: 127 ページ: 1790-1802
  • DOI: 10.1182/blood-2015-08-662593
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 特集/成人T細胞白血病(ATL)研究の現状「ATL細胞におけるEZH1/2依存的なエピゲノム制御異常」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岸誠、渡邉俊樹
  • 雑誌名: 血液フロンティア 巻: 26(4) ページ: 35-42
• [学会発表] Development and Molecular Analysis of Synthetic Lethality by Targeting EZH1/2 in ATL and HTLV-1-infected cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yamagishi, Makoto Hori, Dai Fujikawa, Daisuke Honma, Nobuaki Adachi, Takeo Ohsugi, Kazumi Nakano, Makoto Nakashima, Seiichiro Kobayashi, Masako Iwanaga, Atae Utsunomiya, Yuetsu Tanaka, Seiji Okada, Kunihiro Tsukasaki, Kensei Tobinai, Kazushi Araki, Toshiki Watanabe, Kaoru Uchimaru.
  • 学会等名: The 18th International Conference on Human Retrovirology: HTLV and Related Viruses
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2017-03-07 – 2017-03-10
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative Transcriptome Analysis of HTLV-1-infected cells and ATL cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yamagishi, Kazumi Nakano, Dai Fujikawa, Seiichiro Kobayashi, Natsumi Araya, Tomoo Sato, Naoko Yagishita, Masako Iwanaga, Atae Utsunomiya, Yuetsu Tanaka, Yoshihisa Yamano, Toshiki Watanabe, Kaoru Uchimaru.
  • 学会等名: The 18th International Conference on Human Retrovirology: HTLV and Related Viruses
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2017-03-07 – 2017-03-10
  • 国際学会
• [学会発表] Development and molecular analysis of synthetic lethality by targeting EZH1 and EZH2 in T cell lymphomas (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yamagishi, Makoto Hori, Dai Fujikawa, Daisuke Honma, Nobuaki Adachi, Takeo Ohsugi, Kazumi Nakano, Makoto Nakashima, Seiichiro Kobayashi, Masako Iwanaga, Atae Utsunomiya, Seiji Okada, Kunihiro Tsukasaki, Kensei Tobinai, Kazushi Araki, Toshiki Watanabe, Kaoru Uchimaru
  • 学会等名: T-cell Lymphoma Forum 2016
  • 発表場所: San Francisco, CA, U.S.A.
  • 年月日: 2017-01-26 – 2017-01-28
  • 国際学会
• [学会発表] Development and molecular analysis of synthetic lethality by targeting EZH1 and EZH2 in non-Hodgkin lymphomas (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yamagishi, Makoto Hori, Dai Fujikawa, Daisuke Honma, Nobuaki Adachi, Takeo Ohsugi, Kazumi Nakano, Makoto Nakashima, Seiichiro Kobayashi, Masako Iwanaga, Atae Utsunomiya, Seiji Okada, Kunihiro Tsukasaki, Kensei Tobinai, Kazushi Araki, Toshiki Watanabe, Kaoru Uchimaru
  • 学会等名: the 58th ASH Annual Meeting and Exposition
  • 発表場所: San Diego, CA, U.S.A.
  • 年月日: 2016-12-03 – 2016-12-06
  • 国際学会
• [学会発表] Epigenetic landscape in adult T cell leukemia-lymphoma (ATL); proof of concept for targeting EZH1/2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岸誠、藤川大、大杉剛生、本間大輔、安達宣明、堀真琴、中川翔太、中野和民、小林誠一郎、田中勇悦、岩永正子、宇都宮與、塚崎邦弘、荒木一司、内丸薫、渡邉俊樹
  • 学会等名: 第78回日本血液学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2016-10-13 – 2016-10-15
• [学会発表] Epigenetic-basis synthetic lethality for the therapy of adult T cell leukemia-lymphoma (ATL) (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岸誠、藤川大、大杉剛生、本間大輔、安達宣明、堀真琴、中川翔太、中野和民、小林誠一郎、岩永正子、宇都宮與、荒木一司、内丸薫、渡邉俊樹
  • 学会等名: 第75回日本癌学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2016-10-06 – 2016-10-08
• [学会発表] ATLのエピゲノム異常と分子標的治療への展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岸誠
  • 学会等名: 第3回日本HTLV-1学会学術集会
  • 発表場所: 鹿児島県市町村自治会館、鹿児島
  • 年月日: 2016-08-26 – 2016-08-28
  • 招待講演
• [学会発表] 成人T細胞白血病(ATL)の遺伝子翻訳異常とその意義 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岸誠、澤礼乃、藤川大、堀真琴、中野和民、宇都宮與、渡邉俊樹、内丸薫
  • 学会等名: 第3回日本HTLV-1学会学術集会
  • 発表場所: 鹿児島県市町村自治会館、鹿児島
  • 年月日: 2016-08-26 – 2016-08-28