研究課題
乳がんのおよそ70%はエストロゲン受容体(ER)を発現するER陽性型で、その増殖は女性ホルモンであるエストロゲンに依存する。よって治療薬として、抗エストロゲン剤が効果的である。しかし治療が長期にわたると、高い頻度で難治性再発乳がんとなることが大きな問題である。遺伝子の発現は、様々な階層で制御される。近年、タンパク質をコードしない非コードRNAが遺伝子の発現、エピジェネティック制御に重要な役割を持つことが示されてきており、その作用機序や高次生命現象における役割の理解が期待されている。乳がんがエストロゲンに非依存的に増殖する能力を獲得する過程においては、ERが過剰発現する。この際に、ESR1遺伝子座を含む広範なゲノム領域から、非コードRNA群エレノアが転写され、ESR1遺伝子座を取り囲むようにしながら核内に塊(RNAクラウド)を形成する。エレノアは、ER遺伝子(ESR1)座の染色体に相互作用し、ESR1 mRNAの転写を活性化し、がん細胞の増殖を促進する。本研究では、この非コードRNAを介した新しいタイプの転写活性化のメカニズムを深く追求することを目的とする。具体的には、①エレノアRNAクラウド形成を促進、阻害する薬剤を探索し、それら薬剤の活性機序を明らかにするとともにエレノアの作用機序を明らかにする。②ESR1染色体ドメイン内で最も発現が高い非コードRNAについて、ドメイン全体の形成と維持に関わるスーパーエンハンサーとしての活性を持つ可能性を検証する。③生細胞内でエレノアRNAと、ESR1遺伝子座を生細胞で可視化することなどを目標とする。
2: おおむね順調に進展している
乳がんが治療抵抗性を獲得する際のクロマチンドメイン形成に関して、主にエレノアが転写されるゲノム領域についてエピゲノム動態解析に着手した。また、細胞核内に形成され、転写の活性ドメインに関わると考えられるエレノアRNAクラウド形成を促進、阻害するものを探索した。ヒトER陽性乳がんのモデルであるMCF7細胞において、エレノアクラウドの形成を有意に促進するもの、ESR1 mRNAやERタンパク質の合成を阻害するものなど数種をみいだした。MCF7細胞においてESR1 mRNAの転写がERにより自己阻害されていることが示唆された。また、天然化合物で、エレノアクラウドの形成、ESR1 mRNAの転写、LTED (long term estrogen deprivation) 細胞の増殖阻害をするものを同定した。また、生細胞内でエレノアRNAと、ESR1遺伝子座を可視化することを目的として、エレノアゲノム領域、エレノアRNAをそれぞれ異なる波長を持つ蛍光タンパク質により標識する技術に取り組んだ。LTED細胞ではかなわなかったものの、MCF7細胞のエレノア発現部位を可視化する細胞株を樹立した。
今までに得られた研究成果をもとに、核内非コードRNAエレノアが、ESR1遺伝子座の染色体ドメインを形成し、ドメイン内の遺伝子の転写を活性化するメカニズムを精細に理解することを目指す。第一に、エレノアRNAクラウドの形成をMCF細胞で促進する薬剤、あるいはLTED細胞で阻害する薬剤などについて、その作用機序について、ESR1 mRNAの転写や細胞の増殖に対する影響を中心に調べる。増殖に影響が示された場合は、その他の乳腺、乳がん由来、あるいは非乳がん細胞に対する作用を調べ、その特異性を明らかにする。将来的に、マウスへのゼノグラフトと薬剤投与の手技を用いた解析に発展させることを視野にいれる。次に、乳がんが治療抵抗性を獲得する際の活性クロマチンドメイン形成に関して、エレノアRNA群が転写されるおよそ0.7 Mbの領域を中心にそのエピゲノムをChIP-Seqなどで詳細に解析する。活性クロマチンドメインを形成するために重要と思われる領域については、ChIP-qPCRなどでさらに確認を行う。その領域から非コードRNAが転写される場合はそれに対するRNA干渉などを行いその作用を阻害し、エレノアRNAクラウドへの影響、ESR1 mRNA転写への影響、細胞増殖への影響 などを調べる。また、エレノアRNAを産生しない細胞に異所的にエレノアRNAを発現させ、活性クロマチン形成、転写、エピゲノム、細胞増殖などへの影響を調べる。非コードRNAが介するクロマチン制御の新たなメカニズムを解明する。
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すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)
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