難治性白血病における免疫応答関連遺伝子のメチル化に着目したエピゲノム治療効果予測

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20802
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: アブドラ ハサーウネ 順天堂大学, 大学院医学研究科, 博士研究員 (20964802)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: 急性骨髄性白血病 / BCL2阻害剤 / DNAメチル化阻害剤 / RNA-seq解析 / DNAメチル化アレイ解析 / scRNA-seq解析

研究実績の概要

急性骨髄性白血病患者に対する選択的BCL-2阻害剤VenetoclaxとDNAメチル基転移酵素阻害剤Decitabineの併用治療（VEN/DEC治療）の治療効果にかかわる分子機序を解明するために、RNA-seq解析により、未治療患者および再発/難治性患者の遺伝子発現の比較解析を行った。治療前の遺伝子発現プロファイルについて奏効グループと非奏効グループの遺伝子発現を比較した結果、未治療群、再発/難治性群ともに非奏効グループで免疫関連遺伝子の発現低下を認めた。また、未治療群では、非奏効グループでエネルギー代謝と細胞移動／接着関連遺伝子の発現上昇、再発/難治性群ではリボゾーム生合成遺伝子の発現上昇を認めた。VEN/DEC治療前後の遺伝子発現の変化については、治療後に脂肪酸代謝を含むエネルギー代謝や免疫関連遺伝子および細胞遊走関連遺伝子の発現の亢進を認めた。次に、患者サンプルを用いたmethylation assayによるDNAメチル化解析結果に基づいて、DNAメチル化阻害剤による発現誘導が報告されているインターフェロン誘導遺伝子（ISG）に着目した解析を実施した。その結果、VEN/DEC治療後に発現上昇を認めたISGにおいて、プロモーターまたはエンハンサー領域のDNAメチル化レベルがVEN/DEC治療後に低下することが確認された。

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

患者サンプルを用いたRNA-seq解析およびDNAメチル化アレイ解析データより、治療奏効グループと非奏効グループ間での治療前の遺伝子発現の差異を検出するとともに、治療前後の遺伝子発現変化とDNAメチル化の関連性について統合的解析を進めた。その結果、VEN/DEC治療後にDNAメチル化レベルの低下を伴って発現亢進を示す複数のISGを認めた。これらのISGのうち、脂肪酸代謝や免疫関連および細胞遊走関連に関連する遺伝子が、VEN/DEC治療の有効性や耐性に関与する可能性があると考え、AML細胞株を用いた検証を行った。遺伝子の発現とDNAメチル化状態の変化を、qRT-PCRとバイサルファイト・パイロシーケンス法で検証した結果、抽出した候補遺伝子のうち、複数の遺伝子発現がDNAメチル化酵素阻害剤の直接制御下にあることを確認した。

今後の研究の推進方策

2022年度で特定した候補遺伝子が、VEN/DEC治療の有効性/耐性に関与するか否かについてAML細胞株を用いたoverexpression実験によって検証する。脂肪酸代謝、免疫、細胞遊走に関連する複数の候補遺伝子のoverexpression細胞を樹立し、VEN/DEC治療のapoptosis誘導効果の変化と関連遺伝子、蛋白発現の変化について調べる。さらに、骨髄微小環境を模倣する目的で、AML細胞と骨髄間葉系幹細胞（Mesenchymal Stem Cell, MSC）の共培養実験を行い、候補遺伝子の発現がMSCの共培養条件下で変化するか否かを調べる。これによって、VEN/DEC治療の有効性/耐性に関与する遺伝子発現が、DNA 脱メチル化とともに骨髄間質細胞との相互作用の影響下にあるか否かを検討する。

次年度使用額が生じた理由

2022年度にはシーケンシングにかかる経費およびデータの処理や解析用のパソコン購入に助成金を支出してきた。しかし、現在進めている論文作成関連経費が未だ支出されておらず、次年度での使用額が生じた。次年度は、実験に必要な試薬、消耗品の購入と共に研究の学会発表や論文投稿費に使用することを計画している。

研究成果

• [雑誌論文] Performance evaluation of the Ortho VITROS SARS-CoV-2 Spike-Specific Quantitative IgG test by comparison with the surrogate virus neutralizing antibody test and clinical assessment (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Maika、Saito Kaori、Ai Tomohiko、Nojiri Shuko、Khasawneh Abdullah、Paran Faith Jessica、Horiuchi Yuki、Takei Satomi、Yamamoto Takamasa、Wakita Mitsuru、Hiki Makoto、Miida Takashi、Naito Toshio、Takahashi Kazuhisa、Tabe Yoko
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 18 ページ: e0279779～
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0279779
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Th1 cytokine endotype discriminates and predicts severe complications in COVID-19 (2022)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Hasegawa, Takashi Hato, Toshitsugu Okayama, Kazuho Ikeo, Yoshiaki Miyamoto, Niina Iwanaga, Kohjin Suzuki, Maho Yoshida, Kazuto Yamashita, Saya Yamashita, Eiya Tamada, Abdullah Khasawneh, Faith Jessica Paran, Rieko Oyama, Toshio Naito, Kenta Noda, Yoko Tabe
  • 雑誌名: European Cytokine Network 巻: 33 ページ: 1～12
  • DOI: 10.1684/ecn.2022.0477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance evaluation of the Roche Elecsys? Anti-SARS-CoV-2 immunoassays by comparison with neutralizing antibodies and clinical assessment (2022)
  • 著者名/発表者名: Takei Satomi、Ai Tomohiko、Yamamoto Takamasa、Igawa Gene、Kanno Takayuki、Tobiume Minoru、Hiki Makoto、Saito Kaori、Khasawneh Abdullah、Wakita Mitsuru、Misawa Shigeki、Miida Takashi、Okuzawa Atsushi、Suzuki Tadaki、Takahashi Kazuhisa、Naito Toshio、Tabe Yoko
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 ページ: 0274181～0274181
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0274181
  • 査読あり / オープンアクセス