系統的エピゲノム情報に基づく肝癌組織の細胞別デコンボリューション

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K07963
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 永江 玄太 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (10587348)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 肝癌 / DNAメチル化 / 微小環境

研究実績の概要

本研究の目的は、肝癌臨床組織を構成する癌細胞および非癌細胞の組成比率を系統的エピゲノム情報を用いて明らかにし、癌微小環境の病態理解や癌免疫治療の戦略を考える上での基盤的解析手法を確立することにある。ここ数年、癌組織に浸潤する免疫細胞集団を定量すべく遺伝子発現情報を用いた様々な予測手法が提案されてきたが、依然精度が十分とはいえない。そこで、化学的に安定な修飾であり、かつ細胞系譜に特異的に変化するDNAメチル化情報を用いた高精度な推定法を確立し、この手法を肝癌臨床組織に応用する。具体的には、以下の項目について明らかにすることを目的とする。
①肝癌臨床組織に含まれる非癌細胞の各種細胞構成比率と癌細胞の純粋なメチル化情報
②肝癌組織微小環境における免疫プロファイルと、癌細胞での遺伝子異常との関連性
③癌細胞含有率の少ない癌臨床組織への応用可能性

本年度は、初年度で確立した肝癌組織の構成細胞比率定量法を多数検体でのプロファイルデータに実装した。癌組織における腫瘍細胞のみの含有率を推定する方法は、ゲノム変異解析の変異アリル頻度を用いる手法がいくつか確立されている。DNAメチル化情報を利用した腫瘍含有率推定も提案はされているが、精度が十分でないため、本研究課題では推定に有用な独自のプローブ選択を行い、その向上を図った。各種細胞特異的なメチル化領域を抽出を行い、これを用いた細胞の構成比率の予測を行った。ゲノム変異解析におけるアリル頻度比から推定した癌細胞の含有率との比較検討も行った。

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

メチル化情報を用いた癌組織の構成細胞比率定量法を多数検体でのプロファイルデータに実装することができた。本研究課題では推定に有用な独自のプローブ選択を行い、精度の向上を図った。各種細胞特異的なメチル化領域を抽出を行い、これを用いた細胞の構成比率の予測を行った。ゲノム変異解析におけるアリル頻度比から推定した癌細胞の含有率との比較検討も行っている。

今後の研究の推進方策

実験的な精度の検証としては、臨床癌組織を酵素処理によりすみやかにシングルセルまで分離した上で１細胞発現解析を行うことで構成細胞比率の実測が可能である。臨床組織を単離したシングルセル発現解析か、もしくは、細胞表面マーカーでの免疫染色での構成細胞比率実測を検討している。

次年度使用額が生じた理由

購入を予定していた1細胞解析用の消耗品のバージョンアップがあったため、性能評価を行った上で購入する方針に変更した。次年度中に同試薬を購入し、実験を完了する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Two distinct modes of DNMT1 recruitment ensure stable maintenance DNA methylation (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Atsuya., et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 1222
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15006-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pan-cancer analysis of whole genomes (2020)
  • 著者名/発表者名: The ICGC/TCGA Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes Consortium
  • 雑誌名: Nature 巻: 578 ページ: 82～93
  • DOI: 10.1038/s41586-020-1969-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial and temporal expansion of intrahepatic metastasis by molecularly‐defined clonality in multiple liver cancers (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Shogo、Midorikawa Yutaka、Nagae Genta、Tatsuno Kenji、Ueda Hiroki、Moriyama Mitsuhiko、Takayama Tadatoshi、Aburatani Hiroyuki
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 111 ページ: 601～609
  • DOI: 10.1111/cas.14282
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive epigenome characterization reveals diverse transcriptional regulation across human vascular endothelial cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakato Ryuichiro,Wada Youichiro,Nakaki Ryo,Nagae Genta,Katou Yuki,Tsutsumi Shuichi,Nakajima Natsu,Fukuhara Hiroshi,Iguchi Atsushi,Kohro Takahide,Kanki Yasuharu,Saito Yutaka,Kobayashi Mika,Izumi-Taguchi Akashi,Osato Naoki,Tatsuno Kenji,Kamio Asuka,…,Aburatani Hiroyuki,Kimura Hiroshi,Shirahige Katsuhiko
  • 雑誌名: Epigenetics & Chromatin 巻: 12 ページ: 77～77
  • DOI: 10.1186/s13072-019-0319-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of AAV2 and Hepatitis B Virus Integration Into Genome on Development of Hepatocellular Carcinoma in Patients with Prior Hepatitis B Virus Infection (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuno Kenji、Midorikawa Yutaka、Takayama Tadatoshi、Yamamoto Shogo、Nagae Genta、Moriyama Mitsuhiko、Nakagawa Hayato、Koike Kazuhiko、Moriya Kyoji、Aburatani Hiroyuki
  • 雑誌名: Clinical Cancer Research 巻: 25 ページ: 6217～6227
  • DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-18-4041
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular landscape of Hepatoblastoma (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagae G, Yamamoto S, Fujita M, Tatsuno K, Nakagawa H, Hiyama E, Aburatani H
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
  • 国際学会
• [学会発表] Specific roles and regulation of TET1 in epithelial carcinoma (2019)
  • 著者名/発表者名: Genta Nagae
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演