家族性発症を示した肺癌患者のゲノム解析による肺がん素因遺伝子の予備的探索

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K07111
• 研究機関: 地方独立行政法人宮城県立病院機構宮城県立がんセンター(研究所)
• 研究代表者: 安田 純 地方独立行政法人宮城県立病院機構宮城県立がんセンター(研究所), 発がん制御研究部, 部長 (00281684)
• 研究分担者: 伊藤 信 地方独立行政法人宮城県立病院機構宮城県立がんセンター(研究所), 発がん制御研究部, 研究員 (10724619)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 肺がん / 遺伝性腫瘍 / エキソーム解析

研究実績の概要

非小細胞肺癌の発生には環境・行動因子の他、遺伝的要因も寄与するとされる。家族発症肺癌症例の全エクソーム解析(WES)を行った報告は世界的にも少ない。宮城県立がんセンター呼吸器外科において家族で肺癌を発症し手術を受けた患者23人の臨床情報と病理標本を収集した。このうち17例について生殖細胞系列と体細胞系列の両方のWESを行った。17例の体細胞系列ではEGFRとTP53遺伝子など頻出の変異が検出された。生殖細胞系列の多くの変異は標準ゲノムと同一であったが、Miller症候群の原因遺伝子であるDHODH遺伝子の非同義変異p.A347Tが同一家系内で共有されていた。今回確認できた変異は本邦の報告からも病的変異とされている。96種類のSNVのパターンの主成分分析 では各家族で体細胞SNVを誘発する独自のメカニズムが示唆された。この統計解析の設計にはchatGPTを採用 した。DHODH変異陽性のペアについて体細胞一塩基置換（SNV）を解析したところ、相同組み換え修復欠損、DNAミスマッチ修復、紫外線曝露を示す変異シグネチャーを検出した。DHODHはde novoピリミジン合成に関与している。この遺伝子の病的変異によりピリミジン合成が低下しDNA修復が阻害され肺癌の発癌に寄与する可能性が示唆された。これは変異シグナチャー解析でこの病的変異を持つ症例においてDNA修復異常と関連する変異シグナチャーが得られたことと一致 する。【結語】家族発症肺癌17症例について生殖細胞、体細胞の両系列においてWESを行いSNVのPCA解析から各家族内においては類似した発癌素因がある可能性が示唆された。また1家系の体細胞系列においてDHODHの病的変異が検出された。この遺伝子変異によりピリミジン供給が不足し遺伝子修復機構が阻害されることで肺癌発癌に影響している可能性が示唆された。

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

成果を欧文誌に投稿できたから、一定の水準に到達したと考えている。

今後の研究の推進方策

今回の研究で、宮城県南部というある程度限定的な領域と想定していたが、想定以上にゲノム配列の多様性が観察されたことから、同様の探索を続ける意義は大きくないと想定される。一方でこれまで指摘されたことのないピリミジン代謝に関連する遺伝子多型が肺癌発症などに関与する可能性が得られたことから、DHODH遺伝子の機能解析と発がんに関連した研究を進める。具体的にはDHODH p.A347Tノックインマウスなどでの発がん実験などで今回の観察結果の確認は検討すべき重要な実験系と思われる。特に、このノックインマウスとkras活性化型トランスジェニックマウスやTrp53欠損マウスと掛け合わせることでの造腫瘍効果の増強などを検討することで、生殖細胞変異と他遺伝子体細胞変異とが組み合わさって発癌に至る可能性を追究したい。また、UK Biobank (38)やTMMコホート(39)のような前向きゲノムコホートデータは、DHODH遺伝子の変異体が肺がん発生に寄与している可能性、特に同遺伝子の変異がNSCLCの発生を引き起こす際に関連する環境曝露について、より包括的な証拠を提供するこちが期待される。今後はこのような動物実験を実施する前の、培養細胞系による類似の解析を実施し、細胞増殖能や細胞分化能、アポトーシス耐性化などの細胞生物学的解析を実施する。

次年度使用額が生じた理由

論文作成に時間がかかり、十分な細胞生物学的実験を組むことができなかった。今後分子生物学的試薬（プラスミド生成など）で約40万、細胞生物学的試薬（培地、トランスフェクション試薬など）で60万円、一般消耗品（フラスコ、ピペットマン、シリンジなど）で約30万円の執行を予定している。

研究成果

• [雑誌論文] BEX2 is poor prognostic factor and required for cancer stemness in gastric cancer (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasumoto Akihiro、Fujimori Haruna、Mochizuki Mai、Shibuya-Takahashi Rie、Nakamura-Shima Mao、Shindo Norihisa、Yamaguchi Kazunori、Fukushi Daisuke、Wakui Yuta、Sugai Takahiro、Iwai Wataru、Abue Makoto、Sato Ikuro、Satoh Kennichi、Katayose Yu、Yasuda Jun、Shibata Chikashi、Tamai Keiichi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 655 ページ: 59～67
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.03.025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical and genomic features of non‐small cell lung cancer occurring in families (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyabe Shingo、Ito Shin、Sato Ikuro、Abe Jiro、Tamai Keiichi、Mochizuki Mai、Fujimori Haruna、Yamaguchi Kazunori、Shindo Norihisa、Shima Hiroshi、Yamazaki Tomoko、Abue Makoto、Okada Yoshinori、Yasuda Jun
  • 雑誌名: Thoracic Cancer 巻: 14 ページ: 940～952
  • DOI: 10.1111/1759-7714.14825
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel 8.57‐kb deletion of the upstream region of <i>PRKAR1A</i> in a family with Carney complex (2022)
  • 著者名/発表者名: Ito Shin、Hashimoto Aya、Yamaguchi Kazunori、Kawamura Sadafumi、Myoen Shingo、Ogawa Maki、Sato Ikuro、Minato Takamichi、Miyabe Shingo、Nakazato Akira、Fujii Keitaro、Mochizuki Mai、Fujimori Haruna、Tamai Keiichi、Niihori Tetsuya、Aoki Yoko、Sugawara Akira、Sasano Hironobu、Shima Hiroshi、Yasuda Jun
  • 雑誌名: Molecular Genetics &amp; Genomic Medicine 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.1002/mgg3.1884
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PP6 deficiency in mice with KRAS mutation and Trp53 loss promotes early death by PDAC with cachexia‐like features (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukui Katsuya、Nomura Miyuki、Kishimoto Kazuhiro、Tanuma Nobuhiro、Kurosawa Koreyuki、Kanazawa Kosuke、Kato Hiroyuki、Sato Tomoki、Miura Shinji、Miura Koh、Sato Ikuro、Tsuji Hiroyuki、Yamashita Yoji、Tamai Keiichi、Watanabe Toshio、Yasuda Jun、Tanaka Takuji、Satoh Kennichi、Furukawa Toru、Jingu Keiichi、Shima Hiroshi
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 1613～1624
  • DOI: 10.1111/cas.15315
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of a monoclonal antibody against glycosylated CD271 specific for cancer cells in immunohistochemistry (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujii Keitaro、Morita Shinkichi、（中略）、Yasuda Jun、Satoh Kennichi、Sato Ikuro、Saito‐Koyama Ryoko、Fujishima Fumiyoshi、Sasano Hironobu、Kato Yukinari、Matsuura Kazuto、Asada Yukinori、Tamai Keiichi
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 2878～2887
  • DOI: 10.1111/cas.15340
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathological variants in genes associated with disorders of sex development and central causes of hypogonadism in a whole-genome reference panel of 8380 Japanese individuals (2022)
  • 著者名/発表者名: Shiga Naomi、Yamaguchi-Kabata Yumi、Igeta Saori、Yasuda Jun、Tadaka Shu、Minato Takamichi、Watanabe Zen、Kanno Junko、Tamiya Gen、Fuse Nobuo、Kinoshita Kengo、Kure Shigeo、Kondo Akiko、Tachibana Masahito、Yamamoto Masayuki、Yaegashi Nobuo、Sugawara Junichi
  • 雑誌名: Human Genome Variation 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41439-022-00213-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical decisions by the molecular tumor board on comprehensive genomic profiling tests in Japan: A retrospective observational study (2022)
  • 著者名/発表者名: Shirota Hidekazu、Komine Keigo、Takahashi Masanobu、Takahashi Shin、Miyauchi Eisaku、Niizuma Hidetaka、Tada Hiroshi、Shimada Muneaki、Niihori Tetsuya、Aoki Yoko、Sugiyama Ikuko、Kawamura Maako、Yasuda Jun、Suzuki Shuhei、Iwaya Takeshi、Saito Motonobu、Saito Tsuyoshi、Shibata Hiroyuki、Furukawa Toru、Ishioka Chikashi
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: 12 ページ: 6170～6181
  • DOI: 10.1002/cam4.5349
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RELA is required for CD271 expression and stem-like characteristics in hypopharyngeal cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakazato Akira、Mochizuki Mai、Shibuya-Takahashi Rie、Fujimori Haruna、Fujii Keitaro、Saijoh Satoshi、Morita Shinkichi、Yamazaki Tomoko、Imai Takayuki、Sato Ikuro、Satoh Kennichi、Yamaguchi Kazunori、Sugamura Kazuo、Yasuda Jun、Matsuura Kazuto、Shojaku Hideo、Asada Yukinori、Tamai Keiichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-022-22736-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autocleavage of separase suppresses its premature activation by promoting binding to cyclin B1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Shindo Norihisa、Kumada Kazuki、Iemura Kenji、Yasuda Jun、Fujimori Haruna、Mochizuki Mai、Tamai Keiichi、Tanaka Kozo、Hirota Toru
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 41 ページ: 111723～111723
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111723
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 一般病院におけるLinuxコマンドを用いたゲノム配列情報へのバッチアノテーション付与のための基盤整備の経験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 安田 純、小川真紀、虻川大樹
  • 学会等名: 第67回日本人類遺伝学会大会
• [学会発表] HER2 遺伝子変異陽性肺癌に対して免疫組織化学染色を用いた検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 鶴見恭士, 盛田麻美, 鈴木綾, 渡邉香奈, 伊藤しげみ, 伊藤信, 安田純, 佐藤郁郎, 福原達朗
  • 学会等名: 第63回日本肺癌学会学術集会
• [学会発表] がんゲノムプロファイリング検査で検出されなかった家族性カーニー複合の責任変異の同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊藤信, 進藤軌久, 相馬聡, 山口壹範, 安田純
  • 学会等名: 第95会日本生化学会大会
• [学会発表] セパレースの自己切断はサイクリンB1との結合を促進してその早期活性化を防ぐ (2022)
  • 著者名/発表者名: 進藤 軌久、安田 純、広田 亨
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Exploration of BRCA1/2 gene variants in a general population cohort and return of genomic results to the participants (2022)
  • 著者名/発表者名: 徳永 英樹, 安田 純, 島田 宗昭, 濱中 洋平, 重田 昌吾, 布施 昇男, 勝岡 史城, 荻島 創一, 山口 由美, 寳澤 篤, 川目 裕, 大根田 絹子, 青木 洋子, 山本 雅之, 八重樫 伸生
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] RELAは下咽頭扁平上皮癌においてがん幹細胞因子CD271の転写に必要である (2022)
  • 著者名/発表者名: 中里 瑛, 望月 麻衣, 高橋（渋谷） 莉恵, 藤盛 春奈, 山口 壹範, 安田 純, 玉井 恵一
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] がん遺伝子パネル検査で確認できなかったカーニー複合の原因変異の同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊藤信, 進藤軌久, 山口 壹範, 安田 純
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] がん遺伝子パネル検査では確認できなかったカーニー複合の原因変異の同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊藤信, 進藤軌久, 相馬聡, 山口壹範, 安田純
  • 学会等名: 日本生化学会東北支部第88回例会・シンポジウム
• [備考] 家族発症肺癌の臨床および遺伝学的特徴（発がん制御研究部）
  • URL: https://www.miyagi-pho.jp/mcc/kenkyu/topic/20230405/index.html