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

2023 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 / 遺伝子変異

研究実績の概要

マイクロRNA (miRNA) は、ターゲットのmRNAと結合し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かどうかはまだ明らかではない。
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。A55G変異マウスは、ヘテロ接合体よりホモ接合体の方がより重篤な症状を示すことから、機能獲得型変異であると予想された。発症機序解明のため、A55G変異ヘテロ接合体の骨髄移植を行い、造血細胞がどのような増殖をするのかを調べた。移植後のマウスの末梢血の細胞を解析したところ、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細胞性白血病を発症した。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ところ、白血病化したT細胞では、mTORC1 signalに関与するRheb, Rrasが上昇 Camk1d, Parp1が減少することがわかった。すなわち、自己増殖や代謝に関わる遺伝子発現が上昇し、T細胞として正常に機能していないと考えられた。
しかし、もともとこのA55G変異は、急性骨髄性白血病患者で見出されたものであるのに対し、今回は、分化した後のT細胞が白血病化しており、若干病態が異なる。ヒト患者では、Idh2遺伝子変異も併発していることが多いことから、Idh2の変異も導入したマウスを作製した。直接変異を導入したマウスの生存率が低かったため、A55G変異とIgh2変異を持つES細胞を樹立した。これにより、両変異マウスの安定供給が可能となった。

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

A55G変異とIdh2変異の２重変異マウスは早期に死亡することが多かったが、２重変異ES細胞の樹立に成功した。精子形成不全ヘルパーES細胞とのアグリゲーション法によって、A55G変異とIdh2変異の２重変異の生殖細胞を持つ健康なキメラマウスを安定作出できるようになり、必要な時に体外受精でマウスを得ることが可能になった。また、機能獲得型変異を直接的に証明するため、CAGプロモーターの下流にmiR142のhost geneを接続した発現カセットを構築、A55G変異miRNA過剰発現系を立ち上げた。

今後の研究の推進方策

遺伝子発現の変動がA55G変異miR142によって直接引き起こされているのかどうかを培養細胞を用いた強制発現系で検証する。また、これまでの解析で、癌を発症した骨髄移植マウスでは、クローナルながん細胞の増殖が起こっていることがわかったので、セカンドヒット、サードヒットとなるような遺伝子変異が起こっているかどうかも検討する。今までマウス不足のために十分移植を行えていなかったが、キメラマウスを用いた体外受精で安定供給が可能になったので、Idh2変異とA55G変異miR142の２重変異マウスの骨髄移植数を増やし、AML発症するのかどうかを検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Tdrd3-null mice show post-transcriptional and behavioral impairments associated with neurogenesis and synaptic plasticity (2024)
  • 著者名/発表者名: Zhu Xingliang、Joo Yuyoung、Bossi Simone、McDevitt Ross A.、Xie Aoji、Wang Yue、Xue Yutong、Su Shuaikun、Lee Seung Kyu、Sah Nirnath、Zhang Shiliang、Ye Rong、Pinto Alejandro、Zhang Yongqing、Araki Kimi、Araki Masatake、Morales Marisela、Mattson Mark P.、van Praag Henriette、Wang Weidong
  • 雑誌名: Progress in Neurobiology 巻: 233 ページ: 102568～102568
  • DOI: 10.1016/j.pneurobio.2024.102568
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A gain‐of‐function mutation in micro-RNA1-42 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: 114 ページ: 2821～2834
  • DOI: 10.1111/cas.15794
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tmem161a regulates bone formation and bone strength through the P38 MAPK pathway (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagai Takuya、Sekimoto Tomohisa、Kurogi Syuji、Ohta Tomomi、Miyazaki Shihoko、Yamaguchi Yoichiro、Tajima Takuya、Chosa Etsuo、Imasaka Mai、Yoshinobu Kumiko、Araki Kimi、Araki Masatake、Choijookhuu Narantsog、Sato Katsuaki、Hishikawa Yoshitaka、Funamoto Taro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: 14639
  • DOI: 10.1038/s41598-023-41837-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fibroblast growth factor 18 stimulates the proliferation of hepatic stellate cells, thereby inducing liver fibrosis (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, Y.、Seki, T.、Kobayashi, K.、Komazawa-Sakon, S.、Shichino, S.、Nishina, T.、Fukuhara, K.、Ikejima, K.、Nagai, H.、Igarashi, Y.、Ueha, S.、Oikawa, A.、Tsurusaki, S.、Yamazaki, S.、Nishiyama C.、Mikami Tetuo、Yagita, H.、Okumura, K.、Kido, T.、Miyajima, A.、Matsushima, K.、Imasaka, M.、Araki, K.、et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 6304
  • DOI: 10.1038/s41467-023-42058-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] STRA8?RB interaction is required for timely entry of meiosis in mouse female germ cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Shimada Ryuki、Kato Yuzuru、Takeda Naoki、Fujimura Sayoko、Yasunaga Kei-ichiro、Usuki Shingo、Niwa Hitoshi、Araki Kimi、Ishiguro Kei-ichiro
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 6443
  • DOI: 10.1038/s41467-023-42259-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 4.5SH RNA counteracts deleterious exonization of SINE B1 in mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto Rei、Nakayama Yuta、Nomura Ikuko、Yamamoto Ikuko、Nakagawa Yumeka、Tanaka Shigeyuki、Kurihara Misuzu、Suzuki Yu、Kobayashi Takehiko、Kozuka-Hata Hiroko、Oyama Masaaki、Mito Mari、Iwasaki Shintaro、Yamazaki Tomohiro、Hirose Tetsuro、Araki Kimi、Nakagawa Shinichi
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 83 ページ: 4479～4493.e6
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2023.11.019
  • 査読あり
• [学会発表] miRNA-142の機能獲得型点変異による白血病発症について (2024)
  • 著者名/発表者名: 荒木正健 河野慎吾 吉信公美子 要 匡 吉原雅大 高橋智 白潔 指田吾郎 荒木喜美
  • 学会等名: 先端モデル動物支援プラットフォーム成果発表会
• [学会発表] マウス ES 細胞における KRAB-ZFPs クラスター領域欠損 ES 細胞株の樹立と解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 米盛 匠海 ,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95回大会
• [学会発表] Danforth’s short tail (Sd)マウスではレトロトランスポゾン挿入が近隣エンハンサー活性を変化させている (2023)
  • 著者名/発表者名: 荒木喜美 德安碧 平山愛理 仙波圭 荒木正健
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [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の探索と置換システムの構築 (2023)
  • 著者名/発表者名: 德安碧 古畑理樹 吉信公美子 荒木正健 荒木喜美
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [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