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2023 年度 実施状況報告書

がん細胞の複製ストレスを解消する新規lncRNAの機能解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K07570
研究機関名古屋大学

研究代表者

鈴木 美穂  名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (80548470)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード長鎖非翻訳RNA / がん細胞 / 複製ストレス / R-loop
研究実績の概要

がん細胞に特徴的な高い複製ストレスは、ゲノム不安定性をもたらし、発がんの促進やがんの進展を加速させることがよく知られている。しかし、がん細胞が高い複製ストレスに晒されながらも、複製を完了させ細胞増殖していく機構は完全に解明されていない。私たちはこれまでに、複製ストレスによって発現が誘導される長鎖非翻訳RNA (lncRNA)、TUG1を同定した。タンパク質をコードしないlncRNAは近年DNA損傷修復との関連が報告されているが、私たちはTUG1がDNA損傷の原因となるR-loopを解消する役割をもつことを明らかにした。次に、TUG1と相互作用しDNAの複製ストレスから生じるDNA損傷を防ぐ機能をもつタンパク質DHX9を同定し、DHX9とTUG1が細胞内で直接結合していることを実験的に示した。TUG1が解消するR-loop領域は、数kbにわたってマイクロサテライト配列を含む特徴的なリピート配列であり、定常状態でもR-loopを蓄積しやすい領域であった。つまり、TUG1はR-loopを形成しやすくDNA損傷を受けやすい領域を標的とし、その領域のR-loopを解消することでゲノムDNAを損傷から守る機能を果たしていることがわかった。最後に、TUG1を標的とする治療の効果を調べるため、脳腫瘍同所移植モデルを用いた動物実験を行った。R-loopを蓄積する抗がん剤を併用したところ、TUG1の発現抑制が腫瘍の増殖を顕著に抑えることを見出した。この研究結果をまとめ、論文として発表した(Suzuki and Iijima et al., 2024 Nature Communications)。

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

テモゾロミド (TMZ) は膠芽腫治療の第一選択薬であるが、その効果や臨床応用には限界がある。そこで、TUG1を標的とした治療が膠芽腫に対する有効な治療アプローチであるかどうかを検討した。はじめに、膠芽腫細胞株LN229において、TUG1がDHX9とR-loop領域に共局在し、R-loopを解消することを示した。次にアンチセンス核酸 (TUG1 ASO) によるTUG1ノックダウン、またはTMZの投与によってRNA/DNAハイブリッドが蓄積すること、またTUG1ノックダウンとTMZを併用することでさらにRNA/DNAハイブリッドの蓄積が促進し、相乗的にアポトーシスが誘導されることを明らかにした。LN229細胞を移植したマウスモデルを用いた実験では、腫瘍特異的薬物送達システム(Drug delivery System)とTUG1 ASOを組み合わせたantiTUG1-DDSの効果を検討した。TMZとantiTUG1-DDSを併用した場合、TMZ単独またはantiTUG1-DDS単独よりも効果的に腫瘍の成長を抑制し、マウスの生存期間を著しく延長した。antiTUG1-DDSで治療された腫瘍では、TUG1の発現が減少し、R-loop量が上昇していることを確認した。

今後の研究の推進方策

本年度はTUG1に加えて、がん細胞の複製ストレスの解消に関わる新規lncRNAの同定を行う。R-loopと相互作用するlncRNAを網羅的に回収し、RNA-seqを行う。新規に同定されたlncRNAについて、R-loopを解消する機能の有無を検証する。

次年度使用額が生じた理由

コロナ対応により動物実験に遅延が生じたため、計画が後ろ倒しになっており、新規lncRNAの同定が翌年度へ延期した。がん細胞の複製ストレスの解消に関わる新規lncRNAの網羅的同定のためのRNA-seq試薬や解析費用、同定したlncRNAの機能解析のための試薬代に充てる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] TUG1-mediated R-loop resolution at microsatellite loci as a prerequisite for cancer cell proliferation2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Miho M.、Iijima Kenta、Ogami Koichi、Shinjo Keiko、Murofushi Yoshiteru、Xie Jingqi、Wang Xuebing、Kitano Yotaro、Mamiya Akira、Kibe Yuji、Nishimura Tatsunori、Ohka Fumiharu、Saito Ryuta、Sato Shinya、Kobayashi Junya、Yao Ryoji、Miyata Kanjiro、Kataoka Kazunori、Suzuki Hiroshi I.、Kondo Yutaka
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 4521

    • DOI

      10.1038/s41467-023-40243-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] がん細胞のDNA安定性を維持する長鎖非翻訳RNAと、それを標的とした核酸医薬の開発2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木美穂
    • 学会等名
      第97回日本薬理学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 長鎖非翻訳RNA TUG1を介したR-loop解消機構はがん細胞のゲノム安定性を維持する2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木美穂
    • 学会等名
      第48回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 複製ストレスを解消する長鎖非翻訳RNA2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木美穂
    • 学会等名
      患者由来がんモデル学会学術集会2023
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノム安定性を制御する長鎖非翻訳RNA2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木美穂
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] R-loop調節における長鎖非翻訳RNAの機能2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木美穂
    • 学会等名
      第16回日本エピジェネティクス研究会年会

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公開日: 2024-12-25  

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