| 研究課題/領域番号 |
16H06391
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
赤司 浩一 九州大学, 医学研究院, 教授 (80380385)
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| 研究分担者 |
竹中 克斗 愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (30301295)
菊繁 吉謙 九州大学, 医学研究院, 講師 (40619706)
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)
国崎 祐哉 九州大学, 大学病院, 講師 (80737099)
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| 研究期間 (年度) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| キーワード | TIM-3 / 白血病幹細胞 / アミノ酸代謝 |
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| 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ことを目的とする。
令和元年度は、TIM-3シグナルについても白血病幹細胞特異的なTIM-3シグナル伝達分子群としてHCK, p-120 cateninを同定し、TIM-3シグナルがWnt ligand非存在下でcanonical Wnt pathwayの活性化を生じることを見出した。また、T細胞におけるTIM-3シグナルともこのシグナル下流分子の発現が異なることも見出した。さらに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取り組んだ。その結果、特定のアミノ酸代謝経路が骨髄系白血病幹細胞特異的に活性化していることを見出し、特定のアミノ酸代謝経路の阻害が、in vitro, in vivoで白血病幹細胞の生存、増殖、自己複製が抑制されることを見出し、その分子メカニズムとして、エピゲノム制御を介した幹細胞性制御機構を新規に同定した。
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| 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
本研究計画は概ね順調に進捗していると考えられる。平成28-31年度に目標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、解析を終了している。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HCKとその下流のp120 catenin分子を下流エフェクター分子として同定を完了しており、概ね順調に進展していると考える。令和元年度は、p120 cateninに着目しその機能解明と、p-120cateninの発現レベルに着目することでT細胞におけるTIM-3 signalと白血病幹細胞におけるTIM-3 signalの違いを明らかにするべく研究を遂行した。変異細胞株を用いた研究により、 TIM-3/HCK/p-120 catenin複合体によるcanonical Wnt pathway活性化にはp-120 cateninの226番目のtyrosine残基のリン酸化が必須であることを見出した。さらに、p-120 cateninの発現レベルがTIM-3分子を発現するヒトexhausted T細胞とヒト白血病幹細胞で大きく異なっていることを見出した。すなわち同一のTIM-3シグナルであっても、下流に位置するシグナル伝達分子群の差により、T 細胞と白血病幹細胞でoutputが異なることが明らかとなった。また、代謝研究についても、メタボロームデータベースの構築を行い、分岐鎖アミノ酸(BCAA)代謝がヒト白血病肝細胞性維持に必須であることを見出した。また、BCAA代謝活性は白血病肝細胞特異的にPRC2によるepigeneticな遺伝子修飾を行い、未分化性幹細胞性の維持に必須の遺伝子群の発現制御を行っていることを見出した。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1)TIM-3陽性白血病幹細胞と臨床的予後の相関解析
治療後に残存するヒトTIM-3陽性白血病幹細胞の割合が再発率と相関する知見を先行研究より得ており、基礎的シグナル解明と共に臨床的予後との相関についてもより詳細に検討を行う。さらにこれらのわずかに残存する治療抵抗性白血病幹細胞に対してsingle cell RNA-seqを行うことで、治療後に残存するTIM-3陽性白血病幹細胞のheterogeneityの探索に取り組む。予備検討では、治療後に潜伏するTIM-3陽性白血病幹細胞の遺伝子発現プロファイルは、再発時とも異なっており、特徴的な細胞集団で形成されることを見出しており、本年度はこの点について詳細に解析を行う。
(2)網羅的メタボローム解析のデータベース構築を継続し、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。さらにBCAA代謝の下流経路としてmTORC1経路及びミトコンドリア機能について検討を行う。これまでに得られているgene expression dataからは、BCAA代謝経路がミトコンドリアにおける酸化的リン酸化によるエネルギー産生に寄与しているデータが得られており、令和２年度はミトコンドリア機能の観点からも検討を行う。さらにこれまでに構築したデータベースの解析から、BCAA代謝以外にも白血病特異的な代謝活性を見出しており、令和２年度はBCAA代謝以外の代謝経路についても詳細な解析を行うことで、ヒト白血病幹細胞が依存する幹細胞性維持機構を明らかにする。
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