マイクロRNA miR-142の機能獲得型変異による白血病発症メカニズムの解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02391
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 荒木 喜美 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 教授 (90211705)
• 研究分担者: 吉信 公美子 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 助教 (20274730) ; 要 匡 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, ゲノム医療研究部, 部長 (40264288) ; 高橋 智 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50271896) ; 指田 吾郎 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特別招聘教授 (70349447) ; 荒木 正健 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 准教授 (80271609)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: マイクロRNA / 白血病 / 機能獲得方変異

研究実績の概要

マイクロRNA (miRNA) は、ターゲット遺伝子のmRNAと結合することでその発現を制御する小RNA分子である。発がん過程において、発現が変化するmiRNAの報告は多いが、その変異が直接発癌に関わる報告はまだない。
miR-142は、主に造血系で発現しているmiRNAで、マウスとヒトでその配列は100％一致している。我々は、急性骨髄性白血病患者において報告されたmiRNA-142-3p のシード領域の変異(A55G)を持つマウスを作出した。このA55G変異のヘテロ接合体の骨髄移植を行ったところ、全てのマウスで白血病を発症したことから、機能獲得型変異であると考えており、その発症機序の解明が目的である。
A55G変異マウスの各genotype及びmiR-142KOホモマウスを用いて生存曲線を調べたところ、A55G変異ホモ接合体は生後150日目までに半数が死亡することが観察され、miR-142-KOホモ接合体と比べても早く死亡することから、この変異は機能獲得変異であると推測された。A55G変異ヘテロ接合体は、生後150日目あたりから死亡する個体が観察され、脾臓が肥大していた。血球系の細胞におけるA55G変異の影響を明らかにするため、A55G変異ヘテロ接合体の骨髄移植を行い、FACSで末梢血の細胞を解析したところ、A55G変異ヘテロ接合体では血球分化に大きな表現型はないが、WTと比較してT細胞が異常に増加し、それに伴い骨髄系細胞、B細胞が減少していた。さらに、2次移植したマウスでは全例２ヶ月以内にT細胞性白血病で死亡した。A55G変異がどのように白血病化を誘導するのかを明らかにするため、造血幹前駆細胞及びCD8+T細胞のmRNA発現の網羅的解析を行った。白血病化したT細胞では自己増殖や代謝に関わる遺伝子発現が上昇し、正常なT細胞としての機能を失っていることが明らかになった。

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

もともと計画していたIdh2変異との2重変異マウスについては、移植は行ったものの、結果のばらつきがあったため、更なる検討が必要となった。しかし、A55G単独変異マウスの解析については、白血病発症前の細胞と、白血病発症後の細胞を用いたRNA-seqを行い、発現解析を行うことができた。興味深いことにA55G単独変異マウスでは標的となる遺伝子発現が大きく変動していた。その中でもCamk1dやParp1, Zfp36l2等のアポトーシスや血球細胞の分化、Akt-mTOR経路を阻害する遺伝子の発現が低下しており、miR-142に変異が入ることで標的となった遺伝子群が抑制されることが示された。これらの結果で、日本がん学会及び日本実験動物学会で発表を行い、さらに、Cancer Scienceに論文として発表することができた。

今後の研究の推進方策

A55G変異では、ヒトでもともとこの変異が見つかったAMLではなく、T細胞性白血病が発症した。これは、ヒトとマウスという、種の違いかもしれないし、ヒトのAMLでは通常複数の変異が入ることから、セカンドヒットの違いかもしれない。我々は、ヒトAMLでmiR142 A55G変異を一緒に見つかることの多い、Idh2変異に着目している。昨年度までの移植実験で、AMLを発症した個体はいたものの、ばらつきがみられたため、今年度はさらに数を増やして行う予定である。また、昨年度までの結果で、白血病細胞はクローナルなものであることがわかっている。そこで、マウスにおけるセカンドヒットとなる変異を起こしている遺伝子が何を明らかにしていく。

研究成果

• [雑誌論文] A gain‐of‐function mutation in microRNA-42 is sufficient to cause the development of T‐cell leukemia in mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawano Shingo、Araki Kimi、Bai Jie、Furukawa Imari、Tateishi Keigo、Yoshinobu Kumiko、Usuki Shingo、Nimmo Rachael A.、Kaname Tadashi、Yoshihara Masaharu、Takahashi Satoru、Sashida Goro、Araki Masatake
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/cas.15794
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of transgenic mice expressing a FRET biosensor, SMART, that responds to necroptosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Murai Shin、Takakura Kanako、Sumiyama Kenta、Moriwaki Kenta、Terai Kenta、Komazawa-Sakon Sachiko、Seki Takao、Yamaguchi Yoshifumi、Mikami Tetuo、Araki Kimi、Ohmuraya Masaki、Matsuda Michiyuki、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 ページ: 1331
  • DOI: 10.1038/s42003-022-04300-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Independent origins of fetal liver haematopoietic stem and progenitor cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokomizo Tomomasa、Ideue Takako、Morino-Koga Saori、Tham Cheng Yong、Sato Tomohiko、Takeda Naoki、Kubota Yoshiaki、Kurokawa Mineo、Komatsu Norio、Ogawa Minetaro、Araki Kimi、Osato Motomi、Suda Toshio
  • 雑誌名: Nature 巻: 609 ページ: 779～784
  • DOI: 10.1038/s41586-022-05203-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] IκBζ controls IL-17-triggered gene expression program in intestinal epithelial cells that restricts colonization of SFB and prevents Th17-associated pathologies (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Soh、Inohara Naohiro、Ohmuraya Masaki、Tsuneoka Yousuke、Yagita Hideo、Katagiri Takaharu、Nishina Takashi、Mikami Tetuo、Funato Hiromasa、Araki Kimi、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: Mucosal Immunology 巻: 15 ページ: 1321～1337
  • DOI: 10.1038/s41385-022-00554-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The polyol pathway is an evolutionarily conserved system for sensing glucose uptake (2022)
  • 著者名/発表者名: Sano Hiroko、Nakamura Akira、Yamane Mariko、Niwa Hitoshi、Nishimura Takashi、Araki Kimi、Takemoto Kazumasa、Ishiguro Kei-ichiro、Aoki Hiroki、Kato Yuzuru、Kojima Masayasu
  • 雑誌名: PLOS Biology 巻: 20 ページ: e3001678
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3001678
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] EPLINβ Is Involved in the Assembly of Cadherin-catenin Complexes in Osteoblasts and Affects Bone Formation (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Shihoko、Funamoto Taro、Sekimoto Tomohisa、Kurogi Syuji、Ohta Tomomi、Nagai Takuya、Tajima Takuya、Imasaka Mai、Yoshinobu Kumiko、Araki Kimi、Araki Masatake、Choijookhuu Narantsog、Hishikawa Yoshitaka、Chosa Etsuo
  • 雑誌名: ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA 巻: 55 ページ: 99～110
  • DOI: 10.1267/ahc.22-00027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thalamocortical axons control the cytoarchitecture of neocortical layers by area-specific supply of VGF (2022)
  • 著者名/発表者名: Sato Haruka、Hatakeyama Jun、Iwasato Takuji、Araki Kimi、Yamamoto Nobuhiko、Shimamura Kenji
  • 雑誌名: eLife 巻: 11 ページ: e67549
  • DOI: 10.7554/eLife.67549
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Resistance to chemical carcinogenesis induction via a dampened inflammatory response in naked mole-rats (2022)
  • 著者名/発表者名: Oka, K., Fujioka, S., Kawamura, Y., Komohara, Y., Chujo, T., Sekiguchi, K., Yamamura, Y., Oiwa, Y., Omamiuda-Ishikawa, N., Komaki, S., Sutoh, Y., Sakurai, S., Tomizawa, K., Bono, H., Shimizu, A., Araki, K., Yamamoto, T., Yamada, Y., Oshiumi, H., Miura, K.
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 ページ: 287
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03241-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FBXO47 is essential for preventing the synaptonemal complex from premature disassembly in mouse male meiosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanno Nobuhiro、Takemoto Kazumasa、Takada-Horisawa Yuki、Shimada Ryuki、Fujimura Sayoko、Tani Naoki、Takeda Naoki、Araki Kimi、Ishiguro Kei-ichiro
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 ページ: 104008～104008
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional Polymorphism in Pak1-3′ Untranslated Region Alters Skin Tumor Susceptibility by Alternative Polyadenylation (2022)
  • 著者名/発表者名: Okumura Kazuhiro、Saito Megumi、Isogai Eriko、Tokunaga Yurika、Hasegawa Yoshinori、Araki Kimi、Wakabayashi Yuichi
  • 雑誌名: Journal of Investigative Dermatology 巻: 142 ページ: 2323～2333.e12
  • DOI: 10.1016/j.jid.2022.02.009
  • 査読あり
• [学会発表] Trap clone accumulated area (TCAA) may be involved in the maintenance of pluripotency of mouse ES cells. (2023)
  • 著者名/発表者名: Masatake Araki, Keika Saitou, Runa Ikeda, Kumiko Yoshinobu, Mariko Yamane, Hitoshi Niwa, Kimi Araki
  • 学会等名: 36th International Mammalian Genome Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Dysregulation of the autoregulatory enhancer region cause ectopic expression of Ptf1a in Danforth's short tail (Sd) mice. (2023)
  • 著者名/発表者名: Midori Tokuyasu, Airi Hirayama, Takumi Yonemori, Michihiko Sugimoto, Masatake Araki, Kimi Araki
  • 学会等名: 36th International Mammalian Genome Conference
  • 国際学会
• [学会発表] microRNA-142の機能獲得型変異による白血病発症メカニズムの解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河野慎吾、荒木正健、荒木喜美、指田吾郎
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] KRAB-ZFPsクラスターはマウス亜種間ハイブリッドES細胞の樹立効率と転移因子発現に影響する (2022)
  • 著者名/発表者名: 平山愛理、徳安碧、吉信公美子、荒木正健、荒木喜美
  • 学会等名: 日本遺伝学会第94回大会
• [学会発表] マウスゲノムにおいて外来遺伝子発現に適した新たなSafe Harborの探索と痴漢システムの構築 (2022)
  • 著者名/発表者名: 徳安碧、古畑理樹、吉信公美子、荒木正健、荒木喜美
  • 学会等名: 日本遺伝学会第94回大会
• [学会発表] マウスゲノムにおいて遺伝子は無いのに遺伝子トラップクローンが集積している領域（TCAA）の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 荒木正健、池田琉那、齋藤桂花、久場兼裕、北元優梨、吉信公美子、山根万里子、丹羽仁史、荒木喜美
  • 学会等名: 日本遺伝学会第94回大会
• [学会発表] miR-142の機能獲得型変異による白血病発症メカニズムの解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河野慎吾、白潔、指田吾郎、古河いまり、吉信公美子、北元優梨、高橋智、要匡、荒木喜美、荒木正健
  • 学会等名: 第69回日本実験動物学会総会
• [備考] 熊本大学 生命資源研究・支援センター 疾患モデル分野
  • URL: http://irda-genetics.kuma-u.jp/index.html