DICER1症候群モデルを用いたncRNAによる発がん機構の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02706
• 研究機関: 東京医科大学
• 研究代表者: 黒田 雅彦 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (80251304)
• 研究分担者: 梅津 知宏 東京医科大学, 医学部, 准教授 (40385547) ; 須藤 カツ子 東京医科大学, 医学部, 兼任講師 (50126091) ; 大野 慎一郎 東京医科大学, 医学部, 講師 (90513680)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: DICER1症候群 / 胆管癌 / 肝間葉性過誤腫 / miR-5p / miR-122

研究実績の概要

本研究において、DICER1症候群の患者の遺伝子型を肝臓特異的に再現する遺伝子改変マウス（DICER1症候群モデルマウス）を作製した。このDICER1症候群モデルマウスは、肝臓において内在性の正常Dicer1を欠失し、RNaseⅢb ドメインにミスセンス変異を有する変異体Dicer1のみを発現する。これまでの研究から、変異体Dicer1を発現したマウスの肝臓において、過誤腫様の腫瘤形成から胆管癌および多発性肝嚢胞が認められた。これらの結果は、ヒトDICER1症候群に類似するものであり、本モデルの有用性が示された。一方で、変異体Dicer1が原因となるこれらの肝病変の分子メカニズムは不明であった。そこで、本年度は、肝臓特異的にヒトのDICER1症候群の遺伝子型を再現するDICER1症候群モデルマウスから肝臓を摘出し、肝臓のTotal RNAを用いて、次世代シーケンス解析を行った。その結果、DICER1症候群モデルマウスで発現が減少する遺伝子群として、胆管の発生に関与する一次繊毛関連遺伝子の減少が確認された。胎生期から小児期にかけての、胆管一次繊毛の発達障害が、DICER1症候群における肝病変の誘因となる可能性が示された。また、その中でも特にMapk15の発現が有意に低下していることが明らかとなった。この結果は、DICER１症候群の発生に関しての、初めての分子メカニズムの解明となり、治療法の選択肢が広がることとなる。今後は、Mapk15の発現減少のメカニズムの解析も行い、現在開発中のDICER1症候群におけるmiR-122の補充療法の研究開発も同時に行っていくことで、DICER1症候群の制圧を目指して行く。

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

本研究の目的は、DICER1症候群のモデルマウスの作製と、その発症のメカニズムを解明することになる。令和4年度においては、DICER1症候群モデルマウスで発現が減少する遺伝子群として、胆管の発生に関与する、一次繊毛関連遺伝子の同定に成功した。腫瘍の発生段階で、これらの遺伝子発現に異常が観察され、嚢胞化に関与する可能性が示唆された。DICER1症候群の分子メカニズムのこの発見は、今後の治療開発に繋がることが期待される。

今後の研究の推進方策

今後は以下の3つの項目の研究を行う。
項目１：DICER1症候群の腫瘍モデルマウスの樹立　これまでは、ROSA26遺伝子領域にCAGプロモーターの下流でRNaseIIIbドメインが欠失したDICER1変異体をCre依存に発現するマウスとCre依存性に内在性DICER1遺伝子を欠失するマウス、さらに臓器特異的にCreを発現するマウスの３系統のマウスを交配し、モデルマウスを作製してきた。今後は、マウスの内在性DICER1のRNaseIIIbドメインを欠失したマウスの作製を行う。
項目2：ヒトDICER1症候群における胆管一次繊毛関連遺伝子の発現解析　これまでのDICER1症候群の腫瘍モデルマウスのRNA発現解析から、胆管の発生に関与する、一次繊毛関連遺伝子の発現低下が確認された。そこで、次年度は、これらの遺伝子の発現を、DICER1症候群の検体を用いて確認を行っていく。
項目3:マウスモデルにおける肝疾患に対するmiRNA補充療法の検討　DICER1変異の機能解析からは、RNaseIIIbドメインの欠失により、miRNA-5pタイプのmiRNAの発現低下及びループ構造を維持した異常なmiRNA-5p armが蓄積することが明らかになった。一方、ヒトおよびマウスの肝臓で発現するmiRNAを網羅的に解析すると、miR-122-5p等の一部のmiRNAの発現が突出して高い。このことから、miR-122の補充療法の検討を行う。具体的には、DICER1症候群で、成熟したmiRNAが発現できるようにmiRNA-5pとmiRNA-3pの位置を入れ替えたmiRNA前駆体を発現するアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターを作製し検討を行っていく。また、アセロラエクソソームを用いた経口投与の系も開発していく。

研究成果

• [国際共同研究] Children's Minnesota(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Children's Minnesota
• [国際共同研究] University of Toronto(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of Toronto
• [雑誌論文] MiR-34a induces myofibroblast differentiation from renal fibroblasts. (2023)
  • 著者名/発表者名: Suguru Saito, Shin-ichiro Ohno, Yuichirou Harada, Yoshihiko Kanno & Masahiko Kuroda.
  • 雑誌名: Clinical and Experimental Nephrology (Clin Exp Nephrol) 巻: 27 ページ: 411-418
  • DOI: 10.1007/s10157-023-02329-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of multiple AI pipeline that predict NAC response of breast cancer using H&E-stained tissues. (2023)
  • 著者名/発表者名: Bin Shen, Akira Saito, Ai Ueda, Koji Fujita, Mikihiro Hashimoto, Masaharu Kobayashi, Aashiq H. Mirza, Hans Peter Graf, Eric Cosatto, Shoichi Hazama, Hiroaki Nagano, Toshitaka Nagao, Eiichi Sato, Esther Cheng, Syed AF Hoda, Takashi Ishikawa, Masahiko Kuroda.
  • 雑誌名: J Pathol Clin Res 巻: 9 ページ: 182-194
  • DOI: 10.1002/cjp2.314.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Protective effects of conditioned media of immortalized stem cells from human exfoliated deciduous teeth on pressure ulcer formation. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Katahira, Fumihiro Murakami, Shinya Inoue, Satomi Miyakawa, Eri Sakamoto, Yuma Furusaka, Aruma Watanabe, Ami Sekine, Masahiko Kuroda, Hideaki Hasegawa, Izuru Mizoguchi, Takayuki Yoshimoto.
  • 雑誌名: Front Immunol 巻: 13 ページ: 1010700
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.1010700.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prevalence of Merkel Cell Polyomavirus in Primary Eyelid Merkel Cell Carcinomas and Association With Clinicopathological Features. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Komatsu, Yoshihiko Usui, Aoi Sukeda, Yoshinari Yamamoto, Shin-Ichiro Ohno, Keisuke Goto, Masahiko Kuroda, Toshitaka Nagao, Hiroshi Goto.
  • 雑誌名: Am J Ophthalmol 巻: 249 ページ: 49-56
  • DOI: 10.1016/j.ajo.2022.12.001.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chemically oligomerizable TDP-43 a novel chemogenetic tool for studying the pathophysiology of amyotrophic lateral sclerosis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kanekura Kohsuke, Yamanaka Yoshiaki, Miyagi Tamami, Kuroda Masahiko.
  • 雑誌名: Neural Regeneration Research 巻: 17 ページ: 2434-2436
  • DOI: 10.4103/1673-5374.335803
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] How can we interpret the relationship between liquid-liquid phase separation and amyotrophic lateral sclerosis? (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Kanekura & Masahiko Kuroda.
  • 雑誌名: Lab Invest 巻: 102 ページ: 912-918
  • DOI: 10.1038/s41374-022-00791-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nuclear microRNAs release paused Pol II via the DDX21-CDK9 complex. (2022)
  • 著者名/発表者名: Shin-Ichiro Ohno, Keiki Oikawa, Toshiaki Tsurui, Yuichirou Harada, Kana Ono, Mizumo Tateishi, Aashiq Mirza, Masakatsu Takanashi, Kosuke Kanekura, Kumiko Nagase, Yoshihisa Shimada, Yujin Kudo, Norihiko Ikeda, Takahiro Ochiya, Xiaozhong Wang, Masahiko Kuroda.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 39 ページ: 110673
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110673
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The prevalence of Merkel cell polyomavirus in primary eyelid Merkel cell carcinomas and association with clinical and histopathological characteristics. (2022)
  • 著者名/発表者名: 小松 紘之, 臼井 嘉彦, 後藤 浩, 助田 葵, 山本 善也, 長尾 俊孝, 大野 慎一郎, 黒田 雅彦.
  • 雑誌名: 東京医科大学雑誌 巻: 80 ページ: 139
• [雑誌論文] サルコイドーシス患者の硝子体液を用いた網羅的miRNA解析による検討. (2022)
  • 著者名/発表者名: 朝蔭 正樹, 臼井 嘉彦, 禰津 直也, 清水 広之, 山川 直之, 坪田 欣也, 高梨 正勝, 黒田 雅彦, 後藤 浩.
  • 雑誌名: 日本眼科学会雑誌 巻: 126 ページ: 209
• [学会発表] 肝臓特異的DICER1症候群モデルマウスは嚢胞性肝腫瘍を発症する (2023)
  • 著者名/発表者名: 大野慎一郎、原田裕一郎、黒田雅彦
  • 学会等名: 第112回日本病理学会総会
• [学会発表] 大腸癌予後に関与するMutation Signatureの解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 梅津知宏、齋藤彰、黒田雅彦
  • 学会等名: 第112回日本病理学会総会
• [学会発表] 理解剖例における網羅的遺伝子検索を目指した核酸品質の検討-追加報告- (2023)
  • 著者名/発表者名: 渡辺紀子、市村香代子、村上仁彦、中澤温子、梅津知宏、黒田雅彦
  • 学会等名: 第112回日本病理学会総会
• [学会発表] 人工知能パイプラインによる乳癌の NAC 療法の効果予測モデルの開発. (2023)
  • 著者名/発表者名: 沈彬、齋藤彰、黒田雅彦
  • 学会等名: 第112回日本病理学会総会
• [学会発表] 剖検によりG-CSF産生肺多形癌と診断した原発不明がんの一例 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山田侑子、赤木舞、藤田浩司、助田葵、荒井勇弥、若松昇平、吉澤成一郎、長尾俊孝、黒田雅彦
  • 学会等名: 第112回日本病理学会総会
• [学会発表] Structural decoding of C9ORF72-poly(PR) (2022)
  • 著者名/発表者名: 金蔵孝介、宮城碧水、黒田雅彦
  • 学会等名: 第41回日本認知症学会
• [学会発表] A novel molecular mechanism for inhibition of anti-tumor cytokine IL-24 expression in myxoid liposarcoma cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Oikawa, Fuyuki Sato1, Masahiko Kuroda, Shogo Ehata
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] A mouse model of DICER1 syndrome develops cirrhosis, bile duct hyperplasia and hepatic tumors (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Ohno, Yuichirou Harada, Masahiko Kuroda
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Integration of AI-based histopathology and genomic mutation analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Akira Saito, Tomohiro Umezu, Masahiko Kuroda
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Identification of novel mutational signature of precancerous lesions by liquid biopsy using cell-free DNA. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Umez, Ryohei Kudo, Yoshiki Murakami, Shinichiro Ohno, Yujin Kudo, Norihiko Ikeda, Masahiko Kuroda
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Suprression of the canonical TGF-βsignaling via SMAD3/4 renders EGFR-mutant lung sdenocarcinoma resistant to EGFR-TKIs. (2022)
  • 著者名/発表者名: Eunjin Bae, Jeongwan Yoon, Yasuo Nagafuchi, Yojiro Makino, Atsumi Tamura, Inkyu Lee, Jinsoo Han, Jihyun Ju, Aoi Sukeda, Toshitaka Nagao, Mitsuyasu Kato, Keishi Fujio, Masahiko Kuroda, Tatsuo Ohira, Notihiko Ikeda, Mizuko Mamura
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Alternating Arg distribution controls phase separation and toxicity of poly(PR). (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Kanekura, Yuhei Hayamizu, Masahiko Kuroda.
  • 学会等名: Neuro2022