レドックス制御に基づいた急性骨髄性白血病の治療応用

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K08432
• 研究機関: 公益財団法人神戸医療産業都市推進機構
• 研究代表者: 山嵜 博未 公益財団法人神戸医療産業都市推進機構, その他部局等, 研究員(上席・主任研究員クラス) (20720915)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: セレノプロテイン / 急性骨髄性白血病 / 造血幹細胞 / Bリンパ球

研究実績の概要

セレノシステインtRNA遺伝子（Trsp遺伝子）の欠失によるセレノプロテイン合成破綻モデルを用いて、正常造血におけるセレノプロテイン群による抗酸化機能の役割、活性酸素蓄積と血球分化について評価を行った。造血細胞特異的Trsp欠失（KO）マウスは、長期造血幹細胞（LT-HSC）の細胞周期亢進による短期造血幹細胞（ST-HSC）の増加を示した。さらにTrsp KOマウス由来の骨髄細胞と野生型細胞を混合した競合移植実験ではKOマウス由来のキメリズムが低下し、セレノプロテインがHSC自律的な機能維持に寄与することを明らかとした。さらに骨髄由来のHSCを用いたRNA-seqにより、Trsp KOでは抗酸化マスター転写因子であるNrf2標的遺伝子群の発現上昇が認められ、セレノプロテイン欠失による活性酸素種（ROS）の蓄積がNrf2活性化を引き起こしていることが示唆された。実際に、Trsp KOマウスのHSCはROSの蓄積を伴う細胞死を示し、抗酸化剤であるビタミンE処理により部分的に回避された。さらに、Trsp KOマウスのHSCは低酸素培養、支持細胞との共培養により生存率が回復したことから、骨髄環境下においてニッチ細胞から守られていることが示唆された。また、昨年までにTrsp KOがBリンパ球の分化障害を示すことを明らかにしたが、Trsp KOマウスへのビタミンE欠乏食の投与は、活性酸素の蓄積を伴いBリンパ球の分化障害を加速させた。以上の結果から、セレノプロテイン群はその抗酸化能を介して造血幹細胞維持、Bリンパ球の分化制御を担うことを明らかとした。

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

正常造血におけるセレノプロテイン群の機能解析について順調に進んでいる。しかしながら白血病モデルにおけるの樹立が難しく時間を要しており、次年度の課題である。

今後の研究の推進方策

ROSA26CreERT2: Trspflox/flox造血幹細胞にMLL-AF9を発現させた連続移植可能な白血病モデルを作成し、後天的かつ時間依存的にTrsp欠失を誘導することでAMLにおけるセレノプロテイン合成系の役割の評価系を確立する。さらに白血病マウスモデルに抗脂質過酸化作用のあるビタミンEを欠乏させた飼料を投与しフェロトーシス感受性や生存率の評価を行う。また、全セレノプロテインの阻害は正常・腫瘍性造血双方を阻害するため、治療応用に発展させるためにセレノプロテインとその合成系遺伝子のカスタムsgRNAライブラリーを作成し、CRISPRスクリーニングにより腫瘍性造血と正常造血において重要となるセレノプロテインの違いに着目し治療標的遺伝子を検索する。
さらに正常造血においてTrsp KOマウスのBリンパ球の分化障害についてメカニズムを調べるためにBリンパ球におけるセレノプロテインの発現レベルやその活性の評価を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Multiomics and artificial intelligence enabled peripheral blood-based prediction of amnestic mild cognitive impairment. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tatara Y, Yamazaki H, Katsuoka F, Chiba M, Saigusa D, Kasai S, Nakamura T, Inoue J, Aoki Y, Shoji M, Motoike I, Tamada Y, Hashizume K, Shoji M, Kinoshita K, Murashita K, Nakaji S, Yamamoto M, Itoh K.
  • 雑誌名: Current Research in Translational Medicine. 巻: 71 ページ: 103367
  • DOI: 10.1016/j.retram.2022.103367.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathological substrate of memory impairment in multiple system atrophy. (2022)
  • 著者名/発表者名: Miki Y, Tanji K, Shinnai K, Tanaka MT, Altay F, Foti SC, Strand C, Sasaki T, Kon T, Shimoyama S, Furukawa T, Nishijima H, Yamazaki H, Asi YT, Bettencourt C, Jaunmuktane Z, Tada M, Mori F, Mizukami H, Tomiyama M, Lashuel HA, Lashley T, Kakita A, Ling H, Lees AJ, Holton JL, Warner TT, Wakabayashi K.
  • 雑誌名: Neuropathology and Applied Neurobiology. 巻: 29 ページ: e12844
  • DOI: 10.1111/nan.12844.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sulforaphane Increase Mitochondrial Biogenesis-Related Gene Expression in the Hippocampus and Suppresses Age-Related Cognitive Decline in Mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Shimizu S, Kasai S, Yamazaki H, Tatara Y, Mimura J, Engler MJ, Tanji K, Nikaido Y, Inoue T, Suganuma H, Wakabayashi K, Itoh K.
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences. 巻: 23(6) ページ: 8433
  • DOI: 10.3390/ijms23158433.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aberrant EVI1 splicing contributes to EVI1-rearranged leukemia. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka A, Nakano TA, Nomura M, Yamazaki H, Bewersdorf JP, Mulet-Lazaro R, Hogg S, Liu B, Penson A, Yokoyama A, Zang W, Havermans M, Koizumi M, et al.,
  • 雑誌名: Blood 巻: 140 ページ: 875-888
  • DOI: 10.1182/blood.2021015325.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dysregulated minor intron splicing in cancer. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishimura K*, Yamazaki H*, Zang W, Inoue D.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 2934-2942
  • DOI: 10.1111/cas.15476.
  • 査読あり
• [学会発表] Pathogenic mechanisms of amino acid metabolism in acute myeloid leukemia. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Yamazaki, Hitomi Ito, Koutarou Nishimura, Yui Koike, Daichi Inoue
  • 学会等名: 第20回幹細胞シンポジウム
• [学会発表] アミノ酸代謝を標的とした造血器腫瘍の病態解明と治療応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山嵜博未、伊藤裕美、西村耕太郎、小池優依、井上大地
  • 学会等名: 第76回酸化ストレス学会学術集会