全てのヒト骨髄性腫瘍が依存する、新規がん幹細胞維持機構の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06391
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 赤司 浩一 九州大学, 医学研究院, 教授 (80380385)
• 研究分担者: 曽我 朋義 慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 教授 (60338217) ; 宮本 敏浩 九州大学, 医学研究院, 准教授 (70343324) ; 竹中 克斗 九州大学, 大学病院, 講師 (30301295) ; 国崎 祐哉 九州大学, 医学研究院, 助教 (80737099) ; 菊繁 吉謙 九州大学, 医学研究院, 助教 (40619706)
• 研究期間 (年度): 2016-05-31 – 2021-03-31
• キーワード: 白血病幹細胞 / TIM-3 / 代謝

研究実績の概要

我々はTIM-3分子が骨髄異形成症候群、骨髄増殖性腫瘍からの白血病(AML)への進展など、ヒト骨髄系白血病幹細胞に共通して発現していることを報告した。AML幹細胞はTIM-3 ligandであるgalectin-9を分泌し、"動的"自己再生シグナルを惹起するオートクラインメカニズムを有する。さらにTIM-3陽性AML幹細胞の一部にPD-1が発現する分画を見出した。このPD-1+TIM-3+幹細胞分画にはG0期細胞が濃縮され、PD-1を介したシグナルはAML幹細胞に"静的"シグナルを惹起する可能性が示唆された。本研究では、TIM-3とPD-1それぞれのリガンドにより惹起される"動"と"静"のシグナルの本質を明らかにするために、ヒトAML検体を対象として新規異種移植システムや超高感度メタボロームを含むオミクス解析を行う。これらの研究結果をもとに骨髄系腫瘍全てに共通の幹細胞制御法の開発に繋ぐ。平成28年度は AML幹細胞分画におけるTIM-3/PD-1分子の細胞表面への発現を症例数を増加させて評価するとともに、マルチカラーFACSを用いた白血病幹細胞の亜分画化を行い、異種移植の系を用いて幹細胞活性の差について検討を行なった。現在解析の途中であるがTIM-3はやはり機能的な白血病幹細胞を標識する分子であることが確認された。PD-1分子に関しては、PD-1の発現の有無に関してin vivoでの腫瘍再構築能力についてアッセイを継続中である。さらに、PD-1関連以外のマルチオミクス解析に関しても平成28年度研究遂行の結果、白血病幹細胞特異的な代謝プロファイルの絞り込みに成功した。したがって、平成２９年度は代謝研究を軸とした全ての骨髄系白血病幹細胞に共通する幹細胞維持機構の解明にも取り込む予定である。

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

平成28年度にある程度の症例数の急性骨髄性白血病幹細胞分画のPD-1分子の発現について、解析を終了しています。また、研究対象の一つであるTIM-3下流シグナルに関しては下流のSH2結合ドメインに結合するSrc family kinaseが具体的に何であるかについても、数個程度までinhibitor実験により、現段階ですでに絞り込みを終えており、概ね順調に進展していると考えます。さらに、平成28年度はTIM-3/PD-1以外の骨髄系がん細胞に共通する維持機構について上述の代謝解析のアプローチにより、骨髄系がん細胞に共通する特徴的な代謝経路の絞り込みに成功しており、成果が得られていると考えます。PD-1シグナルに関しては、平成28年度のTIM-3シグナル解析において解析系の樹立に成功しており、平成29年度に同一のアッセイ系を用いて重点的に取り組むつもりにしています。以上の経過から予定していた本研究課題については概ね順調に進展していると考えられます。

今後の研究の推進方策

(1)骨髄系がん幹細胞におけるPD-1シグナルの機能解明；昨年度に引き続き、純化したPD-1陽性白血病幹細胞の下流シグナルの探索を継続する。具体的には、純化したPD-1陽性白血病幹細胞に対して、PD-L1/L2刺激を行い網羅的遺伝子発現解析による比較を行い、既知のT細胞におけるPD-1シグナルとの対比を行いながら下流シグナルの解明を行う。
(2)TIM-3,PD-1分子発現制御機構の解明；ヒト白血病幹細胞におけるTIM-3、PD-1分子の発現解析を昨年度に引き続き症例数を増やして行う。これと同時に、PD-1分子の発現制御機構がT細胞と白血病幹細胞とで共通かどうかを明らかにするために次世代シーケンサーを用いてATAC-Seqを行い、クロマチン構造の観点から発現制御機構の解明を行う。予備研究において白血病幹細胞特異的なエンハンサー部位を同定しており、このエンハンサーがT細胞と共通であるかどうか、共通であるとすれば実際にエンハンサーを制御する転写因子は何かを明らかにする。
(3)白血病幹細胞活性の評価；昨年度に引き続き、xenograftモデルを用いたPD-1の発現の有無に伴う幹細胞活性の差について解明を継続する。
(4)TIM-3シグナル探索；昨年度の研究の結果、TIM-3シグナルが直接的にcanonical Wnt signalingを活性化することを見出した。本年度も白血病幹細胞におけるTIM-3シグナル下流でどのような分子メカニズムによって異常なcanonical Wnt pathwayの恒常的な活性化が生じているかを明らかにする。
(5)網羅的メタボローム解析を継続し、ヒト白血病幹細胞に特異的な代謝経路の同定を昨年度に引き続き継続する。

研究成果

• [雑誌論文] Addiction to the IGF2-ID1-IGF2 circuit for maintenance of the breast cancer stem-like cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tominaga K, Shimamura T, Kimura N, Murayama T, Matsubara D, Kanauchi H, Niida A, Shimizu S, Nishioka K, Tsuji EI, Yano M, Sugano S, Shimono Y, Ishii H, Saya H, Mori M, Akashi K, Tada KI, Ogawa T, Tojo A, Miyano S, Gotoh N.
  • 雑誌名: Oncogene. 巻: 36 ページ: 1276-1286
  • DOI: 10.1038/onc.2016.293.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graft-versus-host disease targets ovary and causes female infertility in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimoji S, Hashimoto D, Tsujigiwa H, Miyawaki K, Kato K, Takahashi S, Ogasawara R, Jiromaru T, Iwasaki H, Miyamoto T, Akashi K, Teshima T.
  • 雑誌名: Blood. 巻: 129 ページ: 1216-1225
  • DOI: 10.1182/blood-2016-07-728337.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calreticulin mutation does not contribute to disease progression in essential thrombocythemia by inhibiting phagocytosis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Daitoku S, Takenaka K, Yamauchi T, Yurino A, Jinnouchi F, Nunomura T, Eto T, Kamimura T, Higuchi M, Harada N, Saito N, Miyamoto T, Iwasaki H, Akashi K.
  • 雑誌名: Exp Hematol. 巻: 44 ページ: 817-825
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2016.05.001.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mogamulizumab Treatment Prior to Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation Induces Severe Acute Graft-versus-Host Disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugio T, Kato K, Aoki T, Ohta T, Saito N, Yoshida S, Kawano I, Henzan H, Kadowaki M, Takase K, Muta T, Miyawaki K, Yamauchi T, Shima T, Takashima S, Mori Y, Yoshimoto G, Kamezaki K, Takenaka K, Iwasaki H, Ogawa R, Ohno Y, Eto T, Kamimura T, Miyamoto T, Akashi K.
  • 雑誌名: Biol Blood Marrow Transplant. 巻: 22 ページ: 1608-1614
  • DOI: 10.1016/j.bbmt.2016.05.017.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Reconstitution of Human Erythropoiesis and Thrombopoiesis in an Immunodeficient Mouse Model with KitWv Mutations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yurino A, Takenaka K, Yamauchi T, Nunomura T, Uehara Y, Jinnouchi F, Miyawaki K, Kikushige Y, Kato K, Miyamoto T, Iwasaki H, Kunisaki Y, Akashi K.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports. 巻: 13 ページ: 425-438
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2016.07.002.
  • 査読あり
• [学会発表] An Autocrine Loop Involving β-Catenin Pathway is Critical for Development of Human Myeloid Leukemia Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Akashi
  • 学会等名: The 47th International Symposium of the Princess Takamatsu Cancer Research Fund
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-11-08
• [学会発表] Targeting leukemic stem cells to cure AML patients (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Akashi
  • 学会等名: The 14th National Congress of Hematology
  • 発表場所: 蘇州
  • 年月日: 2016-10-28
• [学会発表] 幹細胞コンセプト導入による造血器腫瘍根治への挑戦 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤司 浩一
  • 学会等名: 第17回日本検査血液学会学術集会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-08-06
• [学会発表] TIM-3/Galectin-9 axis is a potential therapeutic target for human myeloid leukemia stem cells (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤司 浩一
  • 学会等名: 第14回日本臨床腫瘍学会学術集会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-07-29
• [学会発表] TIM-3 and Its Ligand, Galectin-9, Constitute an Autocrine Loop Universally Critical for Development of Human Myeloid Leukemia Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Akashi
  • 学会等名: JCA-AACR Special Joint Conference
  • 発表場所: 浦安
  • 年月日: 2016-07-23
• [学会発表] A TIM-3/Gal-9 autocrine stimulatory loop drives self-renewal of hu- man myeloid leukemia stem cells and leukemic progression (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichi Akashi
  • 学会等名: THE 41st 1NAITO CONFERENCE
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-07-06
• [学会発表] ヒト白血病幹細胞研究の進歩 (2016)
  • 著者名/発表者名: 赤司 浩一
  • 学会等名: 第20回日本がん分子標的治療学会学術集会
  • 発表場所: 別府
  • 年月日: 2016-05-31