犬腫瘍トランスクリプトームの人工知能解析による病態関連因子の探索と臨床応用

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02366
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 三浦 直樹 鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 教授 (80508036)
• 研究分担者: 川原 幸一 大阪工業大学, 工学部, 教授 (10381170) ; 福島 隆治 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10466922) ; 丸山 征郎 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (20082282) ; 大和田 勇人 東京理科大学, 創域理工学部経営システム工学科, 教授 (30203954) ; 中川 貴之 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40447363) ; 畑井 仁 岩手大学, 農学部, 特任教授 (40566535) ; 後藤 章暢 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (70283885)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 犬 / 腫瘍 / AI / non-coding RNA / micro vesicles

研究実績の概要

本申請課題では，獣医療と人医療で問題である腫瘍病態に対して，新しい診断・治療ターゲットを選出し，病態への関与の解明と，実臨床応用を行うことを目的としている．具体的には，3年間で次のようなことを計画した．犬の腫瘍組織，樹立腫瘍細胞株，さらに腫瘍分泌エクソソームの網羅的遺伝子発現（トランスクリプトーム）データをmRNAとnon-coding small RNAに分けて，腫瘍の病態解明を行う．同時にターゲットの発見解析に人工知能（AI）手法を導入する．さらに，新規ターゲットの機能解析を細胞株で行い，同時に臨床マーカーとしての有用性を調査する．
最終年は、犬の腫瘍におけるnon-coding RNAの網羅的発現解析（NGSによるRNA-Seq)の結果をPC上でin silico解析し，異なるRNA種(例えば(mRNA，マイクロRNA，その他non-coding RNAやlong non-coding RNAの断片物）に分けて，各腫瘍における特異的発現変化を確認した．その結果, Y RNAやtRNAフラグメントで腫瘍特異的な変化を確認し，国際専門雑誌に学術論文として報告した．また，tRNAフラグメントに関しては，腫瘍の特性である低酸素状況下に影響を受けることを観察し，こちらも国際専門雑誌に学術論文として報告した．さらに，miR-450bや301aはメラノーマで変化することを報告していたが，それぞれのマイクロRNAの阻害や過剰投与による腫瘍細胞の挙動変化と遺伝子発現（ターゲット遺伝子など）を確認し，腫瘍の悪性化に寄与することを観察し，国際専門雑誌に学術論文として報告した．同時に，人工知能（AI）解析によるターゲットの探索と選択では，各RNA種毎に腫瘍特異的なターゲットの選出，さらに，次世代シーケンスで得られる配列フラグメント毎の解析プログラムが作成できた．

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ベルリン自由大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ベルリン自由大学
• [国際共同研究] リトアニア保健科学大学(リトアニア)
  • 国名: リトアニア
  • 外国機関名: リトアニア保健科学大学
• [雑誌論文] YRNA and tRNA fragments can differentiate benign from malignant canine mammary gland tumors (2024)
  • 著者名/発表者名: Hasan MD Nazmul、Rahman Md Mahfuzur、Husna Al Asmaul、Nozaki Nobuhiro、Yamato Osamu、Miura Naoki
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 691 ページ: 149336～149336
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.149336
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxia-related Y RNA fragments as a novel potential biomarker for distinguishing metastatic oral melanoma from non-metastatic oral melanoma in dogs (2024)
  • 著者名/発表者名: Hasan MD Nazmul、Rahman MD Mahfuzur、Husna Al Asmaul、Kato Daiki、Nakagawa Takayuki、Arif Mohammad、Miura Naoki
  • 雑誌名: Veterinary Quarterly 巻: 44 ページ: 1～8
  • DOI: 10.1080/01652176.2023.2300943
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Upregulation and functional roles of miR-450b in canine oral melanoma (2024)
  • 著者名/発表者名: Hasan MD Nazmul、Rahman Md. Mahfuzur、Husna Al Asmaul、Arif Mohammad、Jasineviciute Indre、Kato Daiki、Nakagawa Takayuki、Miura Naoki
  • 雑誌名: Non-coding RNA Research 巻: 9 ページ: 376～387
  • DOI: 10.1016/j.ncrna.2024.01.017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Novel Y RNA-Derived Fragments Can Differentiate Canine Hepatocellular Carcinoma from Hepatocellular Adenoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Ushio Norio、Hasan Md Nazmul、Arif Mohammad、Miura Naoki
  • 雑誌名: Animals 巻: 13 ページ: 3054～3054
  • DOI: 10.3390/ani13193054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elevated expression of <scp>miR</scp>‐301a and its functional roles in canine oral melanoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Hasan MD Nazmul、Rahman Md. Mahfuzur、Husna Al Asmaul、Arif Mohammad、Iwanaga Tomoko、Tsukiyama‐Kohara Kyoko、Jasineviciute Indre、Kato Daiki、Nakagawa Takayuki、Miura Naoki
  • 雑誌名: Veterinary and Comparative Oncology 巻: 22 ページ: 78～88
  • DOI: 10.1111/vco.12954
  • 査読あり
• [学会発表] Upregulation of miR-450b promotes cell proliferation, migration, and clonogenicity, inhibits apoptosis, and alters the expression of PAX9, BMP4, and MMP9 transcripts in canine oral melanoma cell lines (2024)
  • 著者名/発表者名: MD Nazmul Hasan, Mohammad Arif, Daiki Kato, Takayuki Nakagawa, Naoki Miura
  • 学会等名: WVCC2024Tokyo
  • 国際学会
• [学会発表] Hypoxia-related Y RNA fragments as a novel potential biomarker for distinguishing metastatic oral melanoma from non-metastatic oral melanoma in dogs (2024)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Arif, MD Nazmul Hasan, Daiki Kato, Takayuki Nakagawa, Naoki Miura
  • 学会等名: WVCC2024Tokyo
  • 国際学会
• [学会発表] 炎症の惹起と遷延化メカニズムと関連疾患 (2024)
  • 著者名/発表者名: 三浦直樹
  • 学会等名: 獣医アトピー・アレルギー・免疫学会 第１８回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Upregulation of mir-301a and its functional roles in canine oral melanoma (2023)
  • 著者名/発表者名: MD Nazmul Hasan, Nobuhiro Nozaki, Mohammad Arif, Naoki Miura
  • 学会等名: SaSSOH 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of novel Y RNA and tRNA fragments as a potential biomarker for differentiating benign from malignant canine mammary gland tumors using next-generation sequencing (2023)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Arif, MD Nazmul Hasan, Nobuhiro Nozaki, Naoki Miura
  • 学会等名: SaSSOH 2023
  • 国際学会