| 研究課題/領域番号 |
19K08842
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
横溝 貴子 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特別研究員(SPD・PD・RPD) (40636867)
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| 研究分担者 |
白 潔 熊本大学, 国際先端医学研究機構, リサーチスペシャリスト (60775336)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | Hmga2 / エピゲノム / 白血病 |
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| 研究実績の概要 |
Hmga2は休止期のない胎児造血幹細胞で強発現しており、胎児幹細胞の高い自己複製機能に必須の因子であるが、正常幹細胞における標的領域・遺伝子を含めたクロマチン制御機構は明らかではない。さらに、MDS/MPN幹細胞におけるHMGA2によるクロマチン制御・がん遺伝子群の発現ネットワークの仕組みは不明である。こうした研究状況にて、本研究では、HMGA2によるがん特異的クロマチン・転写因子ネットワークの確立によるがん幹細胞の発生と病態進展の分子メカニズムを解明する。
本年度は、Hmga2がMDS/MPN病態進展に果たす役割を明らかにするため、Tet2欠損幹細胞にHmga2を発現誘導したHmga2発現Tet2欠損マウスの解析を進めた。このマウスでは分化障害と血球異形成を伴ったMDSを発症することがこれまでに明らかとなっている。遺伝子発現解析では、Hmga2発現Tet2欠損幹細胞において、強力ながん遺伝子Mycの標的遺伝子群の有意な発現亢進が認められ、がん幹細胞特異的な転写制御ネットワークを確立することで、MDS発症促進に寄与することが示唆された。続いてHmga2発現による幹細胞機能の分子メカニズムを解明するために、Hmga2のChIPシーケンスを行った。イントロンやインタージェニック領域に有意なHmga2結合を認めた他、モチーフ解析により核マトリクス結合蛋白Aridと協調した直接的なクロマチン制御が示唆された。また、Tet2存在／非存在下ではHmga2の結合領域が大きく変化しており、Tet2欠損下では自己複製能の亢進及び骨髄球形細胞への分化が阻害されるようにリモデリングが起こっていることが示唆された。以上のことから、Tet2欠損によるHmag2の機能変化が起こり、MDS幹細胞の発生及び病態進展に寄与することが考えられる。
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| 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
申請者らは、これまでにHmga2をMDS/MPN病態進展の責任遺伝子として見出したが、がん幹細胞の発生過程における機能は明らかではなかった。しかし、本研究のTet2欠損幹細胞にHmga2を発現誘導したMDSモデルマウスを用いた解析により、Hmga2発現Tet2欠損幹細胞において、強力ながん遺伝子Mycの標的遺伝子群の有意な発現亢進が認めらた他、Hmga2の結合領域がTet2欠損によりリモデリングされていることを明らかにした。このように、Hmga2はがん幹細胞特異的な転写制御ネットワークを確立することで、MDS発症を促進していることを明らかにしたのは意義深いものと考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は幹細胞特異的にHmga2発現誘導ができるコンディショナルノックインマウスを活用し、Hmga2による正常造血幹細胞の制御機構の解明を目指す。これまでに、申請者はHmga2発現誘導可能なコンディショナルノックインマウスを作製し、造血幹細胞特異的にCreを誘導できる、Hmga2 KI;eR1-Creマウスを得た。Hmga2 KI;eR1-Creマウスでは、全ての細胞系統において、コントロールeR1-Creに比較して有意なキメリズムの増加をきたしており、造血幹細胞の自己複製能の亢進が証明されている。続いてHmga2発現による幹細胞機能の分子メカニズムを解明するために、造血幹細胞の遺伝子発現解析に加え、Hmga2のChIPシーケンス及びATACシーケンスを行い、Hmga2の直接的な制御領域を同定する。同定した結合領域の機能を理解するために、CRISPR/Cas9ゲノム編集によりHmga2結合領域を欠損させて幹細胞機能を検証する。また、申請者はこれまでにHmga2コンディショナルノックノックアウトマウスの作製にも成功している。現在、表現形解析を開始しており、今後Hmga2欠損幹細胞の造血機能解析も進めていく。以上、これらの新規マウスを活用することで、クロマチン領域特異的なHMGA2による造血幹細胞の機能制御機構を詳細に解明する。 最後に、上述の研究で同定した幹細胞特異的なHmga2結合領域によるがん幹細胞機能およびMDS/MPN発症を検証する。ゲノム編集によって結合領域を削除するほかに、Hmga2と協調するエピゲノム制御因子に対する低分子化合物にて機能を阻害することで、MDS/MPN発症をレシピエントマウスへの連続移植実験によって評価する。以上、 HMGA2によるがん特異的クロマチン制御機構を標的とした新規がん治療法の基礎的検証を実施する。
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