ドライバー変異と協調して白血病発症を修飾する遺伝的素因の探索

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03555
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 清水 律子 東北大学, 医学系研究科, 教授 (40226262)
• 研究分担者: 平野 育生 東北大学, 医学系研究科, 講師 (00708117) ; 長谷川 敦史 東北大学, 医学系研究科, 助教 (80747460)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 純席白血病 / GATA1

研究実績の概要

ヒト純赤白血病は比較的稀な白血病であり、その発症メカニズムの詳細は分かっていない。我々は、赤血球造血に必須な転写因子GATA1の機能異常が純赤白血病発症に関与している可能性を考えている。GATA1遺伝子はX染色体上に存在するため、GATA1遺伝子に変異をヘテロに持つマウスは変異アリルが活性化した細胞と野生型アリルが活性化した細胞が共存する。GATA1ノックダウンアリルを持つヘテロ雌は、GATA1ノックダウンアリルが活性化した細胞由来の細胞がドライバー遺伝子変異を獲得してcKit陽性CD71陽性の純赤白血病を発症すること、ノックアウトではアポトーシス死してしまう赤芽球前駆細胞が、ノックダウンでは僅かに存在するGATA1により分化できないまま残存するため、蓄積した赤芽球にドライバー変異が蓄積するためだと考えられる。本年度は、GATA1ノックダウンによる赤芽球系への影響を、マウス成獣を用いて解析した。ノックダウン雄マウスではGATA1機能不全による赤血球造血不全で胎生11.5日程度で死亡するため、また、ノックダウン雌マウスではX染色体のランダムな不活化により混在している正常赤芽球とGATA1ノックダウンにより分化異常を有する赤芽球を分離できないため、成獣でのGATA1の機能解析は困難であった。そこで、Hprt遺伝子座にGFPを挿入したレポーターマウスとのコンパウンドマウス（Gata1遺伝子発現が正常な細胞はGFP陽性となる）を樹立し、MEP（megakaryocyte erythroid progenitor）分画でのRNAseq解析と、ｃkit陽性のプロジェニター分画でのsingle cell RNAseq解析を行った。その結果、GATA1ノックダウンがあってもMEP分画までは分化しうるが、MEP分画の細胞は巨核球系の性質に偏っているというプレリミナリーな結果を得た。

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

白血病を自然発症するマウスを用いているため、産仔を得る前に発症しいてしまうことがたびたび生じる。目的の数の解析動物を得るために、発症率を加味した マウスの産出を行っている。

今後の研究の推進方策

白血病を発症しないBalb/c系統と、白血病を発症しやすい129sv系統の交配で得られたF2世代のG1KDの白血病発症について検討し、白血病を発症しなかったF2マウスを42匹、白血病発症を確認できたF2マウスを113匹得た。白血病発症を確認できたF2マウスの96匹についてSNPマッピング解析を行った。今後は連鎖地図解析を行い、白血病発症に強く関連する遺伝子座を抽出する。また、Balb/c系統のG1KDに誘導的に活性化型Rasを発現させる実験系を構築したので、実際にRasを誘導発現させて白血病を誘導できるか否かを観察する。白血病を誘導できた場合は、例数を重ねると共に、白血病細胞の血液学的、分子生物学的解析を行って、Rasシグナルの活性化の純赤白血病発症に関与についての解析を進める。さらに、MEP分画でのRNAseq解析と、プロジェニター分画でのsingle cell RNAseq解析を行ったので、データを整理する。

研究成果

• [国際共同研究] ミシガン大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ミシガン大学
• [雑誌論文] Genome-wide association study of axial length in population-based cohorts in Japan: The ToMMo Eye Study. (2022)
  • 著者名/発表者名: Fuse N, Sakurai M, Motoike IN, Kojima K, Takai-Igarashi T, Nakaya N, Tsuchiya N, Nakamura T, Ishikuro M, Obara T, Miyazawa A, Homma K, Ido K, Taira M, Kobayashi T, Shimizu R, Uruno A, Kodama eN, Suzuki K, Hamanaka Y, Tomita H, Sugawara J, Suzuki Y, Nagami F, Ogishima S, Katsuoka F, Minegishi N, Hozawa A, et a.
  • 雑誌名: Ophthalmol. Sci 巻: 2 ページ: 100113
  • DOI: 10.1016/j.xops.2022.100113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and demonstration of mock communities as control reagents for accurate human microbiome community measurements. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tourlousse DM, Narita K, Miura T, Ohashi A, Matsuda M, Ohyama Y, Kasahara K, Kameyama K, Saito S, Goto M, Shimizu R, Nakayama J, Hosomi K, Kunisawa J, Terauchi J, Sekiguchi Y, Kawasak H.
  • 雑誌名: Microbio. Spectrum 巻: 10 ページ: e01915-21
  • DOI: 10.1128/spectrum.01915-21
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heterozygous variants in GATA2 contribute to DCML deficiency in mice by disrupting tandem protein binding. (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa A, Hayasaka Y, Morita M, Takenaka Y, Hosaka Y, Hirano I, Yamamoto M, Shimizu R.
  • 雑誌名: Commun Biol. 巻: - ページ: in press
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03316-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study profile of the Tohoku Medical Megabank Community-Based Cohort Study (2021)
  • 著者名/発表者名: Hozawa A, Tanno K, Nakaya N, 他80名
  • 雑誌名: Epidemiol. 巻: 31 ページ: 65-76
  • DOI: 10.2188/jea.JE20190271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oral microbiome analysis in prospective genome cohort studies of the Tohoku Medical Megabank Project (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito S, Aoki Y, Tamahara T, Goto M, Matsui H, Kawashima J, Danjoh I, Hozawa A, Kuriyama S, Suzuki Y, Fuse N, Kure S, Yamashita R, Tanabe O, Minegishi N, Kinoshita K, Tsuboi A, Shimizu R, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Front Cell Infect Microbiol. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.3389/fcimb.2020.604596
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blockade of the interaction between BMP9 and endoglin on erythroid progenitors promotes erythropoiesis in mice. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi A, Hirano I, Narusawa S, Shimizu K, Ariyama H, Yamawaki K, Nagao K, Yamamoto M, Shimizu R
  • 雑誌名: Gene Cell. 巻: 26 ページ: 782-797
  • DOI: 10.101111/gtc.12887. PMID: 334333851
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene expression changes related to bone mineralization, blood pressure and lipid metabolism in mouse kidneys after space travel. (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki N, Iwamura Y, Nakai T, Kato K, Otsuki A, Uruno A, Saigusa D, Taguchi K, Suzuki M, Shimizu R, Yumoto A, Okada R, Shirakawa M, Shiba D, Takahashi S, Suzuki T, Yamamoto M
  • 雑誌名: Kidney Int. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.kint.2021.09.03
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of Atg2b and Gskip impairs the maintenance of the hematopoietic stem cell pool size. (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakai SS, Hasegawa A, Ishimura R, Tamura N, Kageyama S, Komatsu-Hirota S, Abe M, Ling Y, Okuda S, Funayama M, Kikkawa M, Miura Y, Sakimura K, Narita I, Waguri, S, Shimizu R, Komatsu M.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 42 ページ: -
  • DOI: 10.1128/MCB.00024-21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nrf2 plays a critical role in the metabolic response during and after spaceflight. (2021)
  • 著者名/発表者名: Uruno A, Saigusa D, Suzuki T, Yumoto A, Nakamura T, Matsukawa N, Yamazaki T, Saito R, Taguchi K, Suzuki M, Suzuki N, Otsuki A, Katsuoka F, Hishinumz E, Okada R, Koshiba S, Tomioka T, Shimizu R, Shirakawa M, Kensler TW, Shiba D, Yamamoto M.
  • 雑誌名: Commun Biol. 巻: 4 ページ: 1381
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02904-6.
  • 査読あり
• [雑誌論文] dbTMM: an integrated database of large-scale cohort, genome and clinical data for the Tohoku Medical Megabank Project. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ogishima S, Nagaie S, 他50名
  • 雑誌名: Human Genome 巻: 8 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41439-021-00175-6
  • 査読あり
• [学会発表] 変異タンパク質によるGATA2の機能障害が惹起する免疫細胞産生異常 (2022)
  • 著者名/発表者名: 長谷川敦史, 保坂優奈, 山本雅之, 清水律子
  • 学会等名: 第26回造血器腫瘍研究会
• [学会発表] GATA1発現AML発症マウスモデルの白血病発症機序の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平野育生、Jia Yao、成澤志保、清水律子
  • 学会等名: 第26回造血器腫瘍研究会
• [学会発表] GATA2変異が引き起こす細胞機能の変化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 保坂優奈, 長谷川敦史, 山本雅之, 清水律子
  • 学会等名: 第87回日本生化学会 東北支部会