肺癌におけるヒストンメチル化による癌抑制遺伝子不活化の解明

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K09586
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 田島 健 順天堂大学, 医学部, 助教 (50384102)
• 研究分担者: 茂櫛 薫 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60569292) ; 高橋 史行 順天堂大学, 医学部, 准教授 (70327823) ; 高橋 和久 順天堂大学, 医学部, 教授 (80245711)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ヒストンメチル化 / ヒストンメチル化酵素 / ヒストン脱メチル化酵素 / エピジェネティクス / 小細胞肺がん / LSD1

研究実績の概要

本研究「肺癌におけるヒストンメチル化による癌抑制遺伝子不活化の解明」の目的は、エピジェネティクスによる抗腫瘍機構の制御メカニズムを解明し、新たな肺癌治療を模索する事である。近年、癌抑制遺伝子の不活性化のメカニズムに関してエピジェネティックな修飾が重要である事が報告されてきた。申請者は、43種類のヒストンメチル化酵素（KMTs）を標的としたshRNA libraryによるスクリーニングを用い、癌抑制遺伝子の一つがKMTsにより制御されている事を報告した（Tajima K. Nature Commun 2015;6,8257）。そこで今回ヒストンメチル化、特にヒストン脱メチル化酵素（KDTs）の代表であるLSD1に着目した。LSD1はKDMの一つであり、ヒストンH3K4のモノあるいはジメチル化体を酸化的に脱メチル化し、エピジェネティックな遺伝子発現調節において重要な役割を担っている。近年LSD1のsplicing variantであるLSD1+8aが、それ以外のLSD1-8aと異なり、H3K9の脱メチル化を介し、神経への分化を促進することが示された(Laurent et al., Molecular Cell, 2015)。昨年度に我々は、肺がんにおいてLSD1+8aの発現と神経分化マーカーであるSYP/NCAM/CHGAの発現が正の相関を示し、また小細胞肺がんにおいてLSD1+8aの発現を特異的に抑制する事により神経分化マーカーの発現が抑制されることを示した。これらは、LSD1+8aが神経内分泌腫瘍である小細胞肺がんにおいて、神経分化に関与している可能性が極めて高い事を示していると考えられた。

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

昨年度までに、ヒストン脱メチル化酵素であるLSD1+8aと神経分化マーカーであるSYP/NCAM/CHGAの発現が正の相関を示し、またLSD1+8aの発現を特異的に抑制する事により神経分化マーカーの発現が抑制されることを示し、LSD1+8aがSCLCで神経分化に関与している可能性が極めて高い事が想定されている。

今後の研究の推進方策

昨年度までにLSD1+8aと神経分化マーカー発現が正の相関を示す事、LSD1+8aを特異的に抑制する事により神経分化マーカーの発現が抑制されることを示している。そこで本年度は、まずLSD1+8aを抑制することにより細胞増殖への影響や抗がん剤への感受性の変化を検討していく。さらにLSD1+8aの標的遺伝子の同定を試みるため、 microarrayやChIP- sequenceを用い大規模に網羅的にメチル化と遺伝子の発現の変化を検討していく。また同定した標的遺伝子をクローニングし機能解析を行っていく。これらの解析により、小細胞癌の新たな治療標的を模索していく。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた国際・国内学会が諸事情により参加できず、またMicroarray・ChIP-sequenceといった網羅的な解析をする予定であったが、昨年度はオンラインでのデーターベースを使用し解析を行っていたため当初の予定とはずれが生じている。

次年度使用額の使用計画

本年度はMicroarray・ChIP-sequence・次世代シークエンサーを使用した網羅的な解析が必要になる。昨年度までにターゲットがある程度同定できているが、当初予定していたより多数のターゲットが同定されており、当初よりも上記の解析を数多く施行する必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] LSD1/KDM1 isoform LSD1+8a contributes to neural differentiation in small cell lung cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Jotatsu, T., Yagishita, S., Tajima, K., Takahashi, F., Mogushi, K., Hidayat, M., Wirawan, A., Ko, R., Kanemaru, R., Shimada, N., Mitani, K., Saito, T., Takamochi, K., Suzuki, K., Kohsaka, S., Kojima, S., Mukae, H., Yatera, K., and Takahashi, K.
  • 雑誌名: Biochemistry and Biophysics Reports 巻: ９ ページ: 86-94
  • DOI: doi.org/10.1016/j.bbrep.2016.11.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 小細胞肺がんにおけるヒストン脱メチル化酵素LSD1+8aの役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: Aditya Wirawan、田島健、丈達陽順、柳下薫寛、高遼、Moulid Hidayat、金丸良太、濃沼淑芳、井原宏彰、嶋田奈緒子、茂櫛薫、高橋史行、高橋和久
  • 学会等名: 第57回日本肺癌学会総会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2016-12-19 – 2016-12-21