小胞体ストレス応答と、腫瘍由来fibrocyteに着目する骨髄増殖性腫瘍研究

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03713
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 下田 和哉 宮崎大学, 医学部, 教授 (90311844)
• 研究分担者: 久冨木 庸子 宮崎大学, 医学部, 講師 (00284836) ; 幣 光太郎 宮崎大学, 医学部, 助教 (20468028) ; 亀田 拓郎 宮崎大学, 医学部, 助教 (30468029)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 骨髄線維症 / fibrocyte / シグナル伝達

研究実績の概要

骨髄増殖性腫瘍(MPN)では、JAK2、CALR変異によるJAK-STATシグナル伝達経路活性化の機序が明確になってきた。一方、CALR変異造血幹細胞 (HSC) のクローン拡大メカニズム、および骨髄線維化のメカニズムに関しては未解明である。本研究では、以下のテーマについて病態解明と創薬につながる研究を行っている。
テーマ1: CALR欠損により生じるERストレスが変異HSCに及ぼす影響の解明と、亢進したERストレスを標的とする治療開発
2020,2021年度は、CALR変異HSCにおけるERストレス経路profilingについて主に実験を行った。CALR欠損、CALRヘテロ欠損、WTの各マウスHSCの遺伝子発現をRNAseqで解析した。また、ERストレス関連分子についてreal-time PCR発現定量を行った。これらの細胞にCALR変異蛋白を発現させたマウスを作成し、解析を行った。ERストレスの緩和による治療効果の解析については今年度の課題である。
テーマ2: 腫瘍細胞がfibrocyteへ分化するメカニズムの解明と、単球-fibrocyteを標的とした、2次性骨髄線維症早期診断法および治療法の開発
JAK2変異マウス単球の3％がcollagen陽性である。2020,2021年度は腫瘍性fibrocyte、またはその前駆細胞である腫瘍性単球の表面抗原を同定するための実験を行った。表面抗原により分取した単球サブ分画を培養、fibrocyte前駆分画同定を試みた。ある程度の純化は達成できたが、高純度で純化できる正確な同定はこの手法では困難だった。2021年度から単一細胞解析の手法を用いて腫瘍性単球の表面抗原の同定を試みており、今年度も継続する。

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

テーマ1：CALR欠損により生じるERストレスが変異HSCに及ぼす影響の解明と、亢進したERストレスを標的とする治療開発
CALR変異HSCにおけるERストレス経路profilingについて、マウスモデルの作成と解析を実施することができた。ERストレスの緩和による治療効果の解析へと進んでいる。
テーマ2：腫瘍細胞がfibrocyteへ分化するメカニズムの解明と、単球-fibrocyteを標的とした、2次性骨髄線維症早期診断法および治療法の開発
表面抗原により分取した単球サブ分画を培養するという手法では、腫瘍性fibrocyte、またはその前駆細胞である腫瘍性単球の表面抗原を同定できなかった。同定のための方法論を再検討し、単一細胞解析を用いて同定に試みている。今年度は2次性骨髄線維症の早期診断法の確立や、細胞表面分子を標的とする新規治療法の開発といった課題に取り組む予定である。

今後の研究の推進方策

テーマ1: 2021年度に続き主に「ERストレスの緩和による治療効果の解析」について実験を進めていく。1)細胞株：CALR変異knock-in細胞株をchemical chaperon(4PBAなど)処理し、増殖能の低下や、サイトカイン非依存性の消失の有無を検討。2)マウスモデル: CALR欠損HSCの自己複製能亢進が、CALR欠損に誘導されたERストレスに依存するか移植モデルで解明。3)遺伝子発現profiling:細胞株、マウスモデルで、ERストレス低減による遺伝子発現変化を解析。4)CALR変異蛋白/CALR欠損の同時存在の解析:患者では、CALR変異蛋白とCALRの半/完全欠損が同時に生じている。CALR+/-;CALRdel52 HSC、CALR-/-;CALRdel52 HSCをWT HSCとともに移植、マウスを4PBAなどで処理し治療効果を解析する。
テーマ2:① CALR変異単球をfibrocyteへ誘導する分子イベント同定
1)Fibrocyte誘導能を有する変異同定:CALR変異マウスではfibrocyteの増加、骨髄線維化がない。CALR変異BMCsにNRAS,ZRSR2,U2AF1,SRSF2,EZH2,ASXL1, CBL,IDH1/2,SF3B1の変異を導入、fibrocyte分化能を検討。2)分子イベントのin vivo検証:同定した変異組み合わせをCALR変異BMCsに導入、移植したマウスの骨髄が線維化するか検討。
② Fibrocyte前駆細胞である単球の表面抗原同定
JAK2変異マウス単球の3％がcollagen陽性である。2022年度は2021年度に構築したcollagen/GFP-TGマウスを用いて、細胞内染色をせずにcollagenの発現をモニタする系および単一細胞解析の手法も取り入れ、fibrocyte前駆細胞特異的発現分子を同定する。

研究成果

• [雑誌論文] Immunohistopathological Analysis of Extramedullary Hematopoiesis and Angiogenesis of Spleen in a Case of Primary Myelofibrosis with Huge Splenomegaly (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawano Noriaki、Saito Noriyuki、Yoshida Shuro、Kitanaka Akira、Shide Kotaro、Marutsuka Kousuke、Ohshima Koichi、Shimoda Kazuya
  • 雑誌名: The Tohoku Journal of Experimental Medicine 巻: 256 ページ: 119～125
  • DOI: 10.1620/tjem.256.119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Momelotinib reduces transfusion requirements in patients with myelofibrosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Mesa Ruben、Oh Stephen T.、Gerds Aaron T.、Gupta Vikas、Catalano John、Cervantes Francisco、Devos Timothy、Hus Marek、Kiladjian Jean-Jacques、Lech-Maranda Ewa、McLornan Donal、Palmer Jeanne、Platzbecker Uwe、Treli?ski Jacek、Shimoda Kazuya、Donahue Rafe、D’Hollander Koenraad、Kowalski Mark、Verstovsek Srdan
  • 雑誌名: Leukemia & Lymphoma 巻: 63 ページ: 1718～1722
  • DOI: 10.1080/10428194.2022.2043304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insufficiency of non-canonical PRC1 synergizes with JAK2V617F in the development of myelofibrosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinoda Daisuke、Nakajima-Takagi Yaeko、Oshima Motohiko、Koide Shuhei、Aoyama Kazumasa、Saraya Atsunori、Harada Hironori、Rahmutulla Bahityar、Kaneda Atsushi、Yamaguchi Kiyoshi、Furukawa Yoichi、Koseki Haruhiko、Shimoda Kazuya、Tanaka Tomoaki、Sashida Goro、Iwama Atsushi
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 36 ページ: 452～463
  • DOI: 10.1038/s41375-021-01402-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fibrocytes in primary myelofibrosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Shimoda Kazuya、Ozono Yoshinori、Shide Kotaro
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 12 ページ: 2101～2103
  • DOI: 10.18632/oncotarget.27971
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clonal hematopoiesis with JAK2V617F promotes pulmonary hypertension with ALK1 upregulation in lung neutrophils (2021)
  • 著者名/発表者名: Kimishima Yusuke、Misaka Tomofumi、Yokokawa Tetsuro、Wada Kento、Ueda Koki、Sugimoto Koichi、Minakawa Keiji、Nakazato Kazuhiko、Ishida Takafumi、Oshima Motohiko、Koide Shuhei、Shide Kotaro、Shimoda Kazuya、Iwama Atsushi、Ikeda Kazuhiko、Takeishi Yasuchika
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26435-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical characteristics, prognostic factors, and outcomes of patients with essential thrombocythemia in Japan: the JSH-MPN-R18 study (2021)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Y, Ito T, Gotoh A, Nakamae M, Kimura F, Koike M, Kirito K, Wada H, Usuki K, Tanaka T, Mori T, Wakita S, Saito TI, Kada A, Saito AM, Shimoda K, Sugimoto Y, Kurokawa T, Tomita A, Edahiro Y, Akashi K, Matsumura I, Takenaka K, Komatsu N.
  • 雑誌名: International Journal of Hematology 巻: 115 ページ: 208～221
  • DOI: 10.1007/s12185-021-03253-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Circulating CD34+ cells of primary myelofibrosis patients contribute to myeloid-dominant hematopoiesis and bone marrow fibrosis in immunodeficient mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito Noriyuki、Yamauchi Takuji、Kawano Noriaki、Ono Rintaro、Yoshida Shuro、Miyamoto Toshihiro、Kamimura Tomohiko、Shultz Leonard D.、Saito Yoriko、Takenaka Katsuto、Shimoda Kazuya、Harada Mine、Akashi Koichi、Ishikawa Fumihiko
  • 雑誌名: International Journal of Hematology 巻: 115 ページ: 198～207
  • DOI: 10.1007/s12185-021-03239-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Hematopoietic cells with MPN driver mutations promote pulmonary hypertension (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikeda K, Misaka T, Kimishima Y, Yokokawa T, Minakawa K, Ueda K, Oshima M, Koide S, Shide K, Shimoda K, Nakajima O, Iwama A, Takeishi Y
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Loss of EZH2 does not affect the severity of murine myeloproliferative neoplasms with CALR mutation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kamiunten A, Tahira Yuki, Akizuki K, Sekine M, Kameda T, Shide K, Hidaka T, Kubuki Y, Shimoda K
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] PRC1.1 insufficiency promotes the development of myelofibrosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinoda D, Nakajima Y, Oshima M, Koide S, Aoyama K, Saraya A, Harada H, Koseki H, Shimoda K, Sashida G, Iwama A
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] RNA splicing machinery gene mutations in patients with myeloproliferative neoplasms (MPNs) in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Shide K, Ogawa S, Kamiunten A, Kubuki Y, Takeuchi M, Matsue K, Shimomura T, Suzushima H, Kawano N, Yamashita K, Yasumi M, Karasuno T, Imataki O, Kadowaki N, Yonezawa A, Otsuka E, Hidaka T, Kameda T, Akizuki K, Sekine M, Tahira Y, Shimoda K
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Clinical characteristics of Japanese patients with polycythemia vera: JSH MPN-R18 study results (2021)
  • 著者名/発表者名: Edahiro K, Hashimoto Y, Ito T, Gotoh A, Nakamae M, Kimura F, Koike M, Kirito K, Wada H, Usuki K, Tanaka T, Mori T, Wakita S, Saito T, Kada A, Saito A, Shimoda K, Sugimoto Y, Kurokawa T, Tomita A, Akashi K, Matsumura I, Takenaka K, Komatsu N
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] A nationwide survey on Japanese patients with essential thrombocythemia: JSH-MPN-R18 study (2021)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Y, Edahiro Y, Ito T, Gotoh A, Nakamae M, Kimura F, Koike M, Kirito K, Wada H, Usuki K, Tanaka T, Mori T, Wakita S, Saito T, Kada A, Saito A, Shimoda K, Sugimoto Y, Kurokawa T, Tomita A, Akashi K, Matsumura I, Takenaka K, Komatsu N
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Secondary malignancies in Japanese patients with myeloproliferative neoplasms: JSH-MPN-R18 study (2021)
  • 著者名/発表者名: Ochiai T, Hashimoto Y, Edahiro Y, Ito T, Gotoh A, Nakamae M, Kimura F, Koike M, Kirito K, Wada H, Usuki K, Tanaka T, Mori T, Wakita S, Saito T, Kada A, Saito A, Shimoda K, Sugimoto Y, Kurokawa T, Tomita A, Akashi K, Matsumura I, Takenaka K, Komatsu N
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Renal impairment associated with myeloproliferative neoplasm (MPN) (2021)
  • 著者名/発表者名: Tahira Y, Shide K, Kamiunten A, Kameda T, Akizuki K, Sekine M, Hidaka T, Kubuki Y, Shimoda K
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [図書] 内科学 第12版［原発性骨髄線維症］ (2022)
  • 著者名/発表者名: 下田和哉
  • 総ページ数: 2572
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 978-4-254-32280-4
• [図書] 専門医のための血液病学［白血球系疾患 原発性骨髄線維症］ (2022)
  • 著者名/発表者名: 田平優貴、下田和哉
  • 総ページ数: 432
  • 出版者: 医学書院
  • ISBN: 978-4-260-04772-2