網羅的エピジェネティクス解析によるグリオーマの悪性化機構の解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K17972
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 三月田 祐平 九州大学, 大学病院, 助教 (00848640)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: DNAメチル化 / グリオーマ / 次世代シークエンス / H3F3A / PBAT法

研究実績の概要

九州大学脳神経外科脳腫瘍研究室で所有するグリオーマ凍結標本のうち、H3F3A遺伝子変異をもつサンプルからDNAを抽出し、改良型PBAT法を用いて作成したライブラリを外部機関のNGSに配列決定を委託して配列データを取得した。このデータから解析用コンピュータを用いてリファレンスゲノムにマッピングし、データを集計して各サンプルのメチル化率を算出した。比較対象として国際癌ゲノムコンソーシアム（ICGC）の公式データベースや他機関からグリオーマや骨腫瘍のWGBSあるいはメチル化アレイデータを取得し、グリオーマの各サブタイプのDNAメチル化パターンの比較と特異的な領域を抽出した。グリオーマにおいて得られたメチル化データから独立性成分分析などを用いてH3F3A遺伝子G34R変異特異的なメチル化シグナルを同定すると、このシグナルがCpGアイランドの高メチル化領域に集約することを特定した。さらにこのシグナルはG34変異をもつ骨腫瘍においても変異特異的シグナルとして共有されていることを確認した。G34V変異グリオーマ株と抗H3.3および抗H3.3G34V抗体を用いたChIP sequencingにおいて、この変異特異的なメチル化シグナルはG34変異ヒストンH3.3の局在と関連性をもつことが分かり、この細胞株を用いてこのG34変異をノックアウトするとG34変異特異的なメチル化シグナルが減弱することが分かった。これらの知見からG34変異ヒストンH3.3の局在部位の特徴や変異を来した際のDNAメチル化に及ぼす影響、さらに変異体の除去によってその変化が一部逆行性をもつことが示唆された。

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

臨床サンプルおよび細胞株を用いた実験およびデータ解析が終了し、H3F3AG34変異が有する特異的メチル化シグナルについて成果を論文化し、出版済である。

今後の研究の推進方策

今回の作業を通じて効率的なライブラリ調整やデータマイニング、統計処理のパイプラインを構築しており、今後、対象を拡大して大規模なデータの蓄積を目指す。また、細胞株を用いて変異の導入モデルを作成し、エピジェネティクスな変化について前向きな検証を行う。

次年度使用額が生じた理由

当初予定よりも小数の対象サンプルで解析が可能であったため、物品費用が抑えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Base-resolution methylomes of gliomas bearing histone H3.3 mutations reveal a G34 mutant-specific signature shared with bone tumors (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Sangatsuda, Fumihito Miura, Hiromitsu Araki, Masahiro Mizoguchi, Nobuhiro Hata, Daisuke Kuga, Ryusuke Hatae, Yojiro Akagi, Takeo Amemiya, Yutaka Fujioka, Yasuhito Arai, Akihiko Yoshida, Tatsuhiro Shibata, Koji Yoshimoto, Koji Iihara & Takashi Ito
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 16162
  • DOI: 10.1038/s41598-020-73116-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Base-resolution methylomes of gliomas bearing histone H3.3 mutations reveal a G34 mutant-specific signature shared with bone tumors (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Sangatsuda, Fumihito Miura, Hiromitsu Araki, Masahiro Mizoguchi, Nobuhiro Hata, Daisuke Kuga, Ryusuke Hatae, Yojiro Akagi, Takeo Amemiya, Yutaka Fujioka, Yasuhito Arai, Akihiko Yoshida, Tatsuhiro Shibata, Koji Yoshimoto, Koji Iihara & Takashi Ito
  • 学会等名: The 19th International Symposium on Pediatric Neuro-Oncology
  • 国際学会