研究課題
骨髄異形成症候群(MDS)および急性骨髄性白血病(AML)は、加齢に伴い造血幹細胞に遺伝子変異が蓄積して発症する腫瘍性疾患であり、高齢化に伴い患者数が増加している。本研究では、遺伝子変異を獲得した造血幹細胞が、さらなる遺伝子異常を生じてクローン進化し、多様性をもったMDS/AML細胞集団が形成される分子メカニズムを解明することを目的としている。本年度は、第一に、MDSで高頻度に変異をみとめるスプライシング因子の変異が、造血幹前駆細胞クローンの選択をもたらす分子メカニズムを解明するために、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノムワイドな機能的スクリーニングを行った。具体的には、スプライシング因子変異体（SRSF2 変異, U2AF1変異）を導入したヒト白血病細胞株を樹立し、全ゲノムを対象としたsgRNAを発現するレンチウイルスベクタープールを作成して感染させることにより、CRISPRスクリーニングを行った。その結果、継代培養の過程で有意に濃縮した遺伝子群およびドロップアウトした遺伝子群を複数同定した。第二に、昨年度に作成したRcas/TVAシステムを用いた造血幹細胞特異的遺伝子導入モデル動物に、白血病のドライバー遺伝子に対するshRNAを発現するウイルスベクターを経静脈的にマウスに感染させ、経時的に末梢血での蛍光マーカーを追跡することにより、遺伝子変異を導入した造血幹細胞がうけるクローン選択の変遷を解析した。さらに、本マウスを、前白血病状態で高頻度に変異を認めるTet2遺伝子のノックアウトマウスと交配した。本モデルは、前白血病状態の少数の造血幹細胞にin vivoで遺伝子変異を導入し、新たな遺伝子異常の獲得からがん発症・進展に至るまでの挙動を評価するのに有用なモデル動物になりうると期待され、今後、クローン選択の変遷の解析や、分子病態の解明を進める方針である。
2: おおむね順調に進展している
現在までに、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノムワイドな機能的スクリーニングを用いて、ドライバー変異を有する白血病細胞株が経代培養の過程でクローン選択をうける過程をモデリングし、その背景にある遺伝学的解析を行った。また、当初の予定通り、Rcas/TVAシステムを用いた造血幹細胞特異的遺伝子導入モデル動物を用いて、遺伝子変異を導入した造血幹細胞がうけるクローン選択の変遷の解析を進めている。このように、本研究は予定通りに順調に進展している。
第一に、スプライシング因子変異細胞株を用いたCRISPRゲノムワイドスクリーニングを繰り返し行い、再現性の確認を通じて、クローン拡大に関与する候補と考えられる遺伝子異常の絞り込みを行う。第二に、Rcas/TVAシステムを用いた造血幹細胞特異的遺伝子導入モデル動物を用いて、遺伝子変異を導入した造血幹細胞がうけるクローン選択の変遷を解析し、どのような遺伝学的背景において白血病を発症するかどうかの解析を行う。特に、白血病においては、特定のドライバー変異は他の変異と有意に共存ないし排他することが明らかになっており、有意に共存しやすい遺伝子変異の組み合わせの遺伝子変異を導入したマウスモデルを作成し、標的ディープシーケンスやRNAシーケンス等のゲノム解析技術によるアプローチを組み合わせて、特定の細胞集団がクローン選択される分子病態の探索を進める方策である。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)
Frontiers in Genetics
巻: 10 ページ: 338
doi: 10.3389/fgene.2019.00338
Nature
巻: 577 ページ: 260～265
doi: 10.1038/s41586-019-1856-1
