スプライシング変異がんの統合的理解と画期的治療法開発

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H04828
• 研究機関: 国立研究開発法人国立がん研究センター
• 研究代表者: 吉見 昭秀 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, ユニット長 (80609016)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2024-03-31
• キーワード: スプライシング / 核酸医薬 / ASO / がん / 白血病 / RNA結合蛋白質

研究実績の概要

RNAスプライシングとは、DNAを鋳型にしてできる未成熟なRNAからイントロンと呼ばれる配列を除去し、成熟したRNAを作り出すプロセスのことを指す。がんにおいて、スプライシングを司るスプライシング因子に高頻度に異常（遺伝子変異）が生じていることが近年のゲノム解析の結果わかってきた。本研究では様々ながんに高頻度に認められるスプライシング異常の発生機序や病理学的役割の解明を通して治療標的を探索する。そのために、我々はがん横断的にスプライシング解析を実施し、スプライシング異常の原因に迫るとともに、CRISPR-Cas9技術を用いたスプライシング因子を含むRNA結合蛋白質（RBP）の機能的なスクリーニングを実施し、スプライシング異常を有するがんが依存して生存しているようなRBPを特定する。さらに、スプライシング異常を有するがんに対し、がん発症の鍵となるようなスプライシング異常を特異的に修正する核酸医薬療法を検討する。当該年度の研究成果としては、様々な条件検討を経た上で、スプライシング因子であるSRSF2に遺伝子変異を有する白血病細胞を用いたCRISPRスクリーニングを完了した。また、がん細胞にとって重要なスプライシングイベントを複数同定し、そのそれぞれを修正するアンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）をデザインし、実際にSRSF2変異によるスプライシング異常を高率に修正することを確認した。さらに、スプライシング因子に遺伝子変異がないにもかかわらず強い（グローバルな）スプライシング異常を有するがん種において、その原因となるRBPを同定するために新しい解析パイプラインを独自に構築し、原因RBPの同定に成功した。さらに、同がん種において、薬理学的スプライシング阻害に対する感受性が高いことを見出した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

申請者は留学から帰国し、2020年7月に国立がん研究センターで研究室を立ち上げて2年弱になる。研究室メンバーも研究資金もゼロの状態からの立ち上げとなったが、現在、本研究を推進するポスドク・後期博士課程大学院生を含めて総勢15名の研究室となり、様々な角度からがんのスプライシング異常について検討を進める研究室ができつつある。これらの立ち上げにかかる労力・時間を加味しても、研究開始初年度でCRISPRスクリーニングの系や今後必要となる動物実験が可能な環境、バイオインフォマティクス解析のための環境作りなど本研究の推進に必須となる研究環境のセットアップが順調に進捗し、上記の研究実績を上げることが可能となった。また、がん横断的スプライシング解析によって浮かび上がった、スプライシング因子に遺伝子異常をもたないがんにおけるグローバルなスプライシング異常についても、遺伝子変異等の遺伝子異常とスプライシングモチーフの双方を加味してスプライシング異常の原因を探る新規のパイプラインの構築に成功した。その結果、当初困難と思われる上記スプライシング因子の同定に成功し、現在抽出されたスプライシング因子についてのValidationを進めている段階である。また、ASOについても効率的なsplicing switchingを誘導するASOのデザイン手法に手ごたえを感じており、本研究の出口戦略としての目途を立てやすい状況になった。これらの進捗は想定以上であり、当初の計画以上に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

今後も原則として当初の研究計画をベースとして研究課題全体を推進する予定である。具体的には、CRISPRスクリーニングの系が立ち上がったところであるため、RBPにフォーカスしたライブラリーを各種細胞株に導入したスクリーニングを行う。また、スプライシング因子に遺伝子異常をもたないがんにおけるグローバルなスプライシング異常については、新しく構築したパイプラインにより抽出されたスプライシング因子に注目してスプライシング解析を進め、グローバルなスプライシング異常の原因となっていることを確認する。核酸医薬療法の開発に関してはSRSF2変異によるスプライシング異常の修正に引き続き注力し、これまでに修正に成功していないスプライシングイベントについては、その失敗の原因を配列の特徴などから抽出し、配列特異性を上げる試みを追加することにより、今までよりもより幅広いスプライシングイベントに関して修正を可能とするようなデザインに取り組む。また、非臨床POCの獲得に向けてマウスモデルを用いた実験を中心にイメージング等の準備を進めるとともに、出口戦略として企業導出や知財獲得を見据えた創薬開発への道筋をつけることに注力する。上記の推進方策は研究計画立案当初から大きな変更はなく想定の範囲内であるが、今後生じるであろうトラブルにも引き続き柔軟に対応することにより研究全体の進捗を図る。

研究成果

• [国際共同研究] Memorial Sloan Kettering Cancer Center/Columbia University/New York University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Memorial Sloan Kettering Cancer Center/Columbia University/New York University
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] Ghent University(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: Ghent University
• [国際共同研究] Shangond University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Shangond University
• [国際共同研究] Northern University(クロアチア)
  • 国名: クロアチア
  • 外国機関名: Northern University
• [国際共同研究] Simon Fraiser University(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: Simon Fraiser University
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Structural basis of cytokine-mediated activation of ALK family receptors (2021)
  • 著者名/発表者名: De Munck Steven、Provost Mathias、Kurikawa Michiko、Omori Ikuko、Mukohyama Junko、Felix Jan、Bloch Yehudi、Abdel-Wahab Omar、Bazan J. Fernando、Yoshimi Akihide、Savvides Savvas N.
  • 雑誌名: Nature 巻: 600 ページ: 143～147
  • DOI: 10.1038/s41586-021-03959-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient production of human neutrophils from iPSCs that prevent murine lethal infection with immune cell?recruitment (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Masashi、Ito Yusuke、Nakahara Fumio、Hino Toshiya、Nakamura Fumi、Iwasaki Yuki、Kawagoshi Taiki、Koya Junji、Yoshimi Akihide、Arai Shunya、Kagoya Yuki、Kurokawa Mineo
  • 雑誌名: Blood 巻: 138 ページ: 2555～2569
  • DOI: 10.1182/blood.2021011576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss-of-function mutations in BCOR contribute to chemotherapy resistance in acute myeloid leukemia (2021)
  • 著者名/発表者名: Honda Akira、Koya Junji、Yoshimi Akihide、Miyauchi Masashi、Taoka Kazuki、Kataoka Keisuke、Arai Shunya、Kurokawa Mineo
  • 雑誌名: Experimental Hematology 巻: 101-102 ページ: 42～48.e11
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2021.07.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical interaction between BAALC and DBN1 induces chemoresistance in leukemia (2021)
  • 著者名/発表者名: Maki Hiroaki、Yoshimi Akihide、Shimada Takashi、Arai Shunya、Morita Ken、Kamikubo Yasuhiko、Ikegawa Masaya、Kurokawa Mineo
  • 雑誌名: Experimental Hematology 巻: 94 ページ: 31～36
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2020.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aberrant RNA splicing and therapeutic opportunities in cancers (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi Hirofumi、Nishimura Kazuki、Yoshimi Akihide
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 373～381
  • DOI: 10.1111/cas.15213
  • 査読あり
• [学会発表] Understanding and Targeting Aberrant Splicing in Leukemias (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimi A
  • 学会等名: 4.The 1st JCA-AACR Precision Cancer Medicine International Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] がん横断的解析から理解するスプライシング異常 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimi A
  • 学会等名: 令和3年度国際がん研究シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Understanding and Targeting Aberrant Splicing in Cancers (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimi A
  • 学会等名: 5.The 39th Sapporo International Cancer Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 米国東海岸留学のすすめ (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉見昭秀
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Healthcare workers’ attitudes toward COVID-19 mRNA vaccine technology: a nation-wide cross-sectional survey from Croatia (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomislav Mestrovic, Simona Hren, Chirag Raval, Xiaodong He, Akihide Yoshimi
  • 学会等名: The 19th International mRNA Health Conference 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Mutations in the RNA Splicing Factor SF3B1 Target PPP2R5A to Promote Tumorigenesis through MYC Stabilization (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Yamauchi, Zhaoqi Liu, Michiko Kurikawa, Ikuko Omori, Xiaohui Song, Hanako Nakamura, Hana Cho, Lillian Bitner, Bo Liu, Atsuro Oishi, Anthony R. Mato, Peter Ruvolo, Giulia Fabbri, Laura Pasqualucci, Omar Abdel-Wahab, Raul Rabadan, Akihide Yoshimi
  • 学会等名: The 39th Sapporo International Cancer Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Mutant IDH1 promotes aberrant splicing in gliomas (2021)
  • 著者名/発表者名: Michiko Kuirkawa, Kuan-Ting Lin, Takaki Omura, Ikuko Omori, Hirofumi Yamauchi, Hanako Nakamura, Xiaohui Song, Atsuro Oishi, Adrian R. Krainer, Yoshitaka Narita, Akihide Yoshimi
  • 学会等名: The 39th Sapporo International Cancer Symposium
  • 国際学会
• [備考] がん細胞の増殖に重要な役割を果たすALK受容体の構造を解明新しい治療法開発に期待
  • URL: https://www.ncc.go.jp/jp/information/pr_release/2021/1014/index.html
• [備考] Breakthrough Discovery on the Structure of ALK
  • URL: https://www.ncc.go.jp/en/information/press_release/20211014/index.html
• [備考] 3D structure of cell receptor with critical role
  • URL: https://vib.be/news/revealed-3d-structure-cell-receptor-critical-role-health-and-disease