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2017 年度 実施状況報告書

低酸素環境に潜むCML幹細胞の動態解明に基づく革新的な分子標的治療法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K07171
研究機関京都大学

研究代表者

前川 平  京都大学, 医学研究科, 教授 (80229286)

研究分担者 平位 秀世  京都大学, 医学研究科, 助教 (50315933)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード低酸素 / 慢性骨髄性白血病 / 転写因子 / C/EBPβ / インターフェロンα
研究実績の概要

チロシンキナーゼ阻害剤(TKI)は慢性骨髄性白血病(CML)患者の予後を劇的に改善したが、治療抵抗性および再発という大きな課題が残され、その原因はCML幹細胞が残存していることにある。CML前駆細胞を連続的に生み出すCML幹細胞は低酸素環境でBCR-ABL非依存性に生存しTKIの標的となると考えられ、BCR-ABLを標的にする戦略では低酸素環境に潜むCML幹細胞の殲滅は期待できない。これまでの研究において、我々は転写因子C/EBP βの発現がCML幹細胞を枯渇させる方向に働くことを見出した。本研究では「幹細胞性」を有する低酸素適応CML細胞株ではC/EBPβの発現低下を認めた。低酸素環境に潜むCML幹細胞の動態解明に基づき、CML幹細胞の殲滅を目指した分子標的治療法を開発するための研究を引き続き行った結果、BCR-ABLを介さずC/EBPβの発現を増強してGo期にあるCML幹細胞を細胞周期に導入させ、BCR-ABL依存性の増殖相に誘導すれば、TKIの標的にできると考えられた。その結果、インターフェロンα(IFNα)がSTAT5を介してBCR-ABL非依存性にC/EBPβの発現を上昇させることをin vitroで見出した。IFNαが実際にin vivoでCML 幹細胞の枯渇に作用するかについて検討するため、WT およびC/EBPβ KO マウスの骨髄細胞に、レトロウイルスを用いてBCR-ABL を遺伝子導入し、放射線照射したマウスに骨髄移植し、1 次レシピエントに対してIFNを投与した後に骨髄を採取し、フローサイトメトリーによるCML 幹細胞数の測定、2 次レシピエントでのCML発症や生存を観察した。その結果、確かにin vivoにおいてもIFNαがC/EBPβの発現を上昇させることで、CML幹細胞を枯渇させ得ることを確認した。

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

従来の研究成果から、BCR-ABL及びIFNαによるC/EBPβの転写レベルでの発現上昇には、いずれもSTAT5の活性化を伴っていることが明らかとなっている。したがって、STAT5によるC/EBPβの発現制御について検討した。細胞株を用いて、クロマチン免疫沈降した産物を次世代シーケンスで解析したところ(ChIPseq)、マウスC/EBPβ遺伝子のコーディング部位の3’遠位部にSTAT5の結合配列が二箇所並んでいる部位にSTAT5がBCR-ABL依存性またはIFNα刺激依存性に集積することが明らかとなった。この部位にはBCR-ABL及びIFNα依存性にH3K27Acが集積したことから、エンハンサー機能を持つことが予想された。そこで、CRISPR-Cas9システムによるゲノム編集技術を用いて、当該部位の配列の削除したり、阻害したりすることによってBCR-ABL及びIFNα依存性のC/EBPβの発現上昇が抑制されたことから、今回同定した部位が機能的なエンハンサーであることが明らかとなった。このようにC/EBPβの発現上昇に関わる分子メカニズムを明らかにすることができた。さらに実際のヒト慢性骨髄性白血病でどうかという疑問に答えるために、慢性期慢性骨髄性白血病患者の骨髄もしくは末梢血から分離CD34陽性白血病幹細胞を含む細胞分画でもIFNαによるC/EBPβの発現上昇が確認されており、マウスと同様のメカニズムが作用している可能性が強く示唆された。

今後の研究の推進方策

現在ヒト慢性骨髄性白血病患者においてIFNαによるC/EBPβの発現上昇が確認できてる。今後、検討数を増やす事によって再現性を確認する。さらにIFNαがヒト慢性骨髄性白血病幹細胞の枯渇を誘導することができるか否かをin vitroのコロニー形成法を用いた実験で確認する。すなわち、IFNα添加によってコロニー数やコロニーのタイプに変化が生じるか、コロニーの継代に与える影響を評価する事によって、IFNαによる白血病幹細胞の枯渇誘導という治療効果が観察されるかどうかを検討する。さらにヒト細胞におけるBCR-ABLやIFNαによるC/EBPβの発現上昇にも、マウスで同定しているような機能的エンハンサーの作用を介しているかどうかを、細胞株を用いた実験あるいは既存の登録されているデータの解析によって明らかにする予定である。さらに、マウスで当該エンハンサーを抑制した場合にin vivoあるいはin vitroでの白血病進展にどのような影響がでるかを明らかにして、慢性骨髄性白血病の病態形成・進展におけるエンハンサーの機能的意義を明らかにする。早期の論文投稿も視野にいれて研究を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

慢性骨髄性白血病患者からの新鮮な検体の入手に時間がかかっていること、さらにChIPseq解析の結果を検証するために実施中の、ゲノム編集を用いた実験に時間を予想以上に費やしたために、次年度使用額が生じた。
ヒト細胞を用いたin vitro実験、マウス骨髄細胞を用いた遺伝子導入と骨髄移植を組み合わせた実験などに必要な分子生物学的試薬、抗体、血清、プラスチック器具などの消耗品、実験動物、国内外への学会参加のために使用する予定である。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Multiple myeloma cells adapted to long-exposure of hypoxia exhibit stem cell characters with TGF-β/Smad pathway activation2018

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Yoko、Ashihara Eishi、Yao Hisayuki、Yokota Asumi、Toda Yuki、Miura Yasuo、Nakata Susumu、Hirai Hideyo、Maekawa Taira
    • 雑誌名

      BBRC

      巻: 496 ページ: 490~496

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.01.034

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of acute exposure to low-dose radiation on the characteristics of human bone marrow mesenchymal stromal/stem cells2017

    • 著者名/発表者名
      Fujishiro Aya、Miura Yasuo、Iwasa Masaki、Fujii Sumie、Sugino Noriko、Andoh Akira、Hirai Hideyo、Maekawa Taira、Ichinohe Tatsuo
    • 雑誌名

      Inflamm Regen

      巻: 37 ページ: 1~12

    • DOI

      10.1186/s41232-017-0049-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pharmacological targeting of bone marrow mesenchymal stromal/stem cells for the treatment of hematological disorders2017

    • 著者名/発表者名
      Sugino Noriko、Ichinohe Tatsuo、Takaori-Kondo Akifumi、Maekawa Taira、Miura Yasuo
    • 雑誌名

      Inflamm Regen

      巻: 37 ページ: 1~7

    • DOI

      10.1186/s41232-017-0038-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graft-Versus-Host Disease Amelioration by Human Bone Marrow Mesenchymal Stromal/Stem Cell-Derived Extracellular Vesicles Is Associated with Peripheral Preservation of Naive T Cell Populations2017

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sumie、Miura Yasuo、Fujishiro Aya、Shindo Takero、Shimazu Yutaka、Hirai Hideyo、Tahara Hidetoshi、Takaori-Kondo Akifumi、Ichinohe Tatsuo、Maekawa Taira
    • 雑誌名

      Stem Cells

      巻: 36 ページ: 434~445

    • DOI

      10.1002/stem.2759

    • 査読あり
  • [雑誌論文] C/EBPβ is required for survival of Ly6C?monocytes2017

    • 著者名/発表者名
      Tamura Akihiro、Hirai Hideyo、Yokota Asumi、Kamio Naoka、Sato Atsushi、Shoji Tsukimi、Kashiwagi Takahiro、Torikoshi Yusuke、Miura Yasuo、Tenen Daniel G.、Maekawa Taira
    • 雑誌名

      Blood

      巻: 130 ページ: 1809~1818

    • DOI

      10.1182/blood-2017-03-772962

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Rare Case of Adult Autoimmune Neutropenia Successfully Treated with Prednisolone.2017

    • 著者名/発表者名
      Fujita M, Kawabata H, Oka T, Hishizawa M, Kitano T, Kondo T, Yamashita K, Yurugi K, Hirai H, Maekawa T, Takaori-Kondo A.
    • 雑誌名

      Intern Med

      巻: 56 ページ: 1415~1419

    • DOI

      10.2169/internalmedicine.56.76

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolation of mesenchymal stromal/stem cells from cryopreserved umbilical cord blood cells.2017

    • 著者名/発表者名
      Fujii S, Miura Y, Iwasa M, Yoshioka S, Fujishiro A, Sugino N, Kaneko H, Nakagawa Y, Hirai H, Takaori-Kondo A, Ichinohe T, Maekawa T.
    • 雑誌名

      J Clin Exp Hematop

      巻: 57 ページ: 1~8

    • DOI

      10.3960/jslrt.16019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constitutively active ABL family kinases, TEL/ABL and TEL/ARG, harbor distinct leukemogenic activities in vivo2017

    • 著者名/発表者名
      Yokota A、Hirai H、Shoji T、Maekawa T、Okuda K
    • 雑誌名

      Leukemia

      巻: 31 ページ: 2742~2751

    • DOI

      10.1038/leu.2017.114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of Antibodies That React With Liver Tissue and Donor-Specific Anti-HLA Antibodies in Pediatric Idiopathic Posttransplantation Hepatitis.2017

    • 著者名/発表者名
      Hirata Y, Yoshizawa A, Egawa H, Ueda D, Okamoto S, Okajima H, Yurugi K, Hishida R, Hirai H, Miyagawa-Hayashino A, Maekawa T, Haga H, Uemoto S.
    • 雑誌名

      Transplantation

      巻: 101 ページ: 1074~1083

    • DOI

      10.1097/TP.0000000000001653

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bortezomib interferes with adhesion of B cell precursor acute lymphoblastic leukemia cells through SPARC up-regulation in human bone marrow mesenchymal stromal/stem cells2017

    • 著者名/発表者名
      Iwasa Masaki、Miura Yasuo、Fujishiro Aya、Fujii Sumie、Sugino Noriko、Yoshioka Satoshi、Yokota Asumi、Hishita Terutoshi、Hirai Hideyo、Andoh Akira、Ichinohe Tatsuo、Maekawa Taira
    • 雑誌名

      Int J Hematol

      巻: 105 ページ: 587~597

    • DOI

      10.1007/s12185-016-2169-x

    • 査読あり
  • [学会発表] mTOR-C/EBPβ-c-Myc Axis Regulates the2017

    • 著者名/発表者名
      Sato A, Hirai H, Yokota A, Tamura A, Shoji T, Kashiwagi T, Kamio N,
    • 学会等名
      American Society of Hematology, 59th Annual Meeting and Exposition
  • [学会発表] IFN-α Upregulates the Expression of C/EBPβ and Induces Myeloid Differentiation and Exhaustion of CD34+ CML Stem Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Yokota A, Hirai H, Sato A, Kamio N, Hayashi Y, Miura Y, Kimura S, Maekawa T
    • 学会等名
      American Society of Hematology, 59th Annual Meeting and Exposition
  • [学会発表] Human bone marrow mesenchymal stromal/stem cell-derived extracellular vesicles ameliorate graft-versus-host disease-related manifestations.2017

    • 著者名/発表者名
      Fujii S, Miura Y, Fujishiro A, Shindo T, Shimazu Y, Hirai H, Takaori-Kondo A, Ichinohe T, Maekawa T
    • 学会等名
      American Society of Hematology, 59th Annual Meeting and Exposition
  • [学会発表] 先端医療開発と医の倫2017

    • 著者名/発表者名
      前川 平
    • 学会等名
      第123回沖縄臨床血液研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 研究倫理と利益相反(特別報告1)2017

    • 著者名/発表者名
      前川 平
    • 学会等名
      第57回日本呼吸器学会学術講演会
  • [学会発表] がん免疫細胞療法の概要2017

    • 著者名/発表者名
      前川 平
    • 学会等名
      第31回 Transfusion Medicine Conference
  • [学会発表] 未来へ繋がる細胞治療. シンポジウム1「近未来の組織・細胞治療」2017

    • 著者名/発表者名
      前川 平
    • 学会等名
      第16回日本組織移植学会総会
  • [学会発表] 凍結保存されたさい帯血細胞からの間葉系幹細胞分離2017

    • 著者名/発表者名
      藤井紀恵,三浦康生,岩佐磨佐紀,吉岡聡,藤城綾,杉野典子,平位秀世,高折晃史,一戸辰夫,前川平
    • 学会等名
      第39回日本造血細胞移植学会総会
  • [学会発表] 京大病院における無輸血治療を希望する患者への対応2017

    • 著者名/発表者名
      前川 平
    • 学会等名
      平成28年度「血液製剤の使用適正化講演会」
  • [学会発表] C/EBPβのアイソフォームと造血幹細胞制御2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤淳至、平位秀世、横田明日美、前川平
    • 学会等名
      第21回造血器腫瘍研究会
  • [学会発表] 当院での顆粒球輸血に対する対応2017

    • 著者名/発表者名
      南谷真衣、平位秀世、川端 浩、加藤 格、万木紀美子、菱田理恵、竹川良子、松井恵子、中川陽子、丹羽紀実、笠井泰成、三浦康生、高折晃史、前川 平
    • 学会等名
      第65回日本輸血・細胞治療学会総会
  • [学会発表] CP-1/アルブミンを用いて凍結保存された、細胞数が少ないさい帯血ユニットからの間葉系幹細胞分離2017

    • 著者名/発表者名
      藤井紀恵,三浦康生,岩佐磨佐紀,吉岡聡,藤城綾,杉野典子,平位秀世,高折晃史,一戸辰夫,前川平
    • 学会等名
      第65回日本輸血・細胞治療学会総会
  • [学会発表] 乳幼児の肝臓移植症例における、術前のHLA抗体保有状況とその特異性に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      万木紀美子、平位秀世、菱田理恵、吉澤 淳、竹川良子、南谷真衣、三浦康生、上本伸二、前川 平
    • 学会等名
      第65回日本輸血・細胞治療学会総会
  • [学会発表] Exhaustion of CD34+ CML-CP stem cells is induced by IFNα through upregulation of C/EBPβ.2017

    • 著者名/発表者名
      Yokota A, Hirai H, Sato A, Hayashi Y, Miura Y, Kimura S, Maekawa T
    • 学会等名
      第76回日本癌学会学術総会
  • [学会発表] C/EBPβ endows hematopoietic stem cells2017

    • 著者名/発表者名
      Sato A, Hirai H, Yokota A, Tamura A, Shoji T, Kashiwagi T, Kamio N,
    • 学会等名
      第79回日本血液学会学術総会
  • [学会発表] IFNα upregulates C/EBPβ in CD34+ CML stem cells and induces their exhaustion.2017

    • 著者名/発表者名
      Yokota A, Hirai H, Sato A, Kamio N, Shoji T, Kashiwagi T, Torikoshi Y, Miura Y, Hayashi Y, Kimura S, Maekawa T
    • 学会等名
      第79回日本血液学会学術総会
  • [学会発表] 慢性骨髄性白血病の進展におけるC/EBPβの機能解明2017

    • 著者名/発表者名
      平位秀世、横田明日美、前川平
    • 学会等名
      平成29年度金沢大学がん進展制御研究所共同利用・共同研究拠点成果発表会
  • [学会発表] 自己血輸血の過去5年間の推移2017

    • 著者名/発表者名
      佐賀井聡、万木紀美子、菱田理恵、澁谷江里香、三浦康生、平位秀世、前川 平
    • 学会等名
      第61回日本輸血・細胞治療学会近畿支部総会
  • [図書] Chemotherapy for leukemia2017

    • 著者名/発表者名
      Maekawa T
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Springer Nature Singapore
  • [備考] 京都大学医学部附属病院・輸血細胞治療部

    • URL

      http://dtm.kuhp.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2018-12-17  

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