年齢依存性白血病発症における分子機構の解明及びその知見に基づく新規治療戦略の構築

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H02904
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 大里 元美 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特定研究員 (90314286)
• 研究分担者: 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) ; 岩崎 正幸 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (70790913) ; 横溝 智雅 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (80590314)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 白血病 / AYA世代がん / 分子標的治療 / マウスモデル / RUNX

研究実績の概要

がん発生においては遺伝子変異だけでなくその発生母地となる細胞との組み合わせが重要と考えられる。年齢依存的な発症を示す白血病の場合、造血幹細胞の年齢に伴う変化が遺伝子変異の形質転換受容性を決定する要因と考えられるが、その分子基盤については不明な点が多い。本研究では、t(8;21)染色体転座による急性骨髄性白血病(AML)にみられる年齢依存的な白血病発症について下記２目標の達成を目指す。
１）年齢依存的な白血病発症における分子機構の解明：胎児・小児期造血幹細胞に高発現し成人期には発現が消失する非ヒストン性クロマチン構成因子HMGA2が年齢依存性白血病発症を決定する重要な候補遺伝子と考え解析を行う。並行してシングルセルscRNA-seq解析によりHMGA2以外の新規因子の検索も行い解析する。初年度であるR4年度にはHMGA2についてマウスモデルでの実験的検証まで行い年齢依存性白血病発症規定因子の少なくとも一つがHMGA2であることを証明した。また新規因子の検索をシングルセルscRNA-seq解析を行なっていくつか同定した。
２）分子基盤の解明結果に基づく新規治療戦略の構築：遺伝子異常と母細胞間の特殊な相互依存関係を薬理学的に阻害する治療を目指す。本年度は、HMGA2阻害剤については既知の阻害剤に加え独自にスクリーニングして同定した新規阻害剤も２種検討し薬効を確認した。

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

１）年齢依存的な白血病発症における分子機構の解明：
a) HMGA2による年齢依存性白血病発症機：初年度であるR4年度にはRUNX1-ETO遺伝子による年齢依存的AML発症におけるHMGA2の関与を明らかにするために、RUNX1-ETOノックインKIマウスをHMGA2 過発現 OE KI マウス (分担研究者熊本大学指田吾郎により作製解析済み、論文査読中)と交配して白血病の有無並びにその病態について解析した。壮年期誘導では白血病を起こしにくかったRUNX1-ETOマウスにHMGA2 OE KIマウスを交配すると白血病を100%早期に起こした。またHMGA2を幼児期（生後３日）に過剰発現させても発症までの期間の短縮などは見られず、HMGA2が年齢依存性の少なくとも一因であることがマウス個体レベルでも検証できたため、結果をまとめ論文投稿準備中である。
（b) シングルセルscRNA-seq解析による新規因子の検索：HMGA2以外の新規年齢依存性因子の検索をRUNX1-ETOマウスからの幹細胞分画のシングルセルscRNA-seq解析を行うことで検索し候補因子をいくつか同定することができた。
２）分子基盤の解明結果に基づく新規治療戦略の構築：遺伝子異常と母細胞間の特殊な相互依存関係を薬理学的に阻害する治療を目指し、本年度は、HMGA2阻害剤については既知の阻害剤に加え独自にスクリーニングして同定した新規阻害剤も２種検討した。

今後の研究の推進方策

１）年齢依存的な白血病発症における分子機構の解明：
a) HMGA2による年齢依存性白血病発症機：昨年度に行った、RUNX1-ETOノックインKIマウス x HMGA2 過発現 OE KI 交配マウスの結果については論文発表を目指す。本年度には、上記のマウスモデルと相補的な実験として、RUNX1-ETOノックインKIマウスとHmga2 ノックアウトKO マウスの交配を進めさらにHMGA2が年齢依存的な白血病発症の原因であることを検証する。
（b) シングルセルscRNA-seq解析による新規因子の検索：HMGA2の解析と並行してシングルセルscRNA-seq解析による新規因子の検索を行い同定した候補遺伝子についてノックダウンや過発現の実験系を用い分子機序の解析及びその阻害剤の開発を行ってゆく。
２）分子基盤の解明結果に基づく新規治療戦略の構築：遺伝子異常と母細胞間の特殊な相互依存関係を薬理学的に阻害する治療を目指す。本年度は、HMGA2阻害剤については既知の阻害剤に加え独自にスクリーニングして同定した新規阻害剤２種について薬効の評価を、特にin vivoの系（RUNX1-ETO;NRASマウス、PDXマウス）において詳細に検討してゆく。

研究成果

• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: National University of Singapore
• [雑誌論文] Childhood hematopoietic stem cells constitute the permissive window for RUNX1-ETO leukemogenesis (2023)
  • 著者名/発表者名: Abdallah MG, Teoh VSI, Dutta B, Yokomizo T, Osato M.
  • 雑誌名: Int J Hematol. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03605-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Core binding factor fusion downregulation of ADAR2 RNA editing contributes to AML leukemogenesis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Guo M, Chan HMT, Zhou QL, An O, Li Y, Song Y, Tan ZH, Ng HEV, Peramangalam PS, Tan ZQ, Cao X, Iwanaga E, Matsuoka M, Ooi MG, Jen WY, Koh LP, Chan E, Tan LK, Goh Y, Wang W, Koh BTH, Chan MC, Fullwood MJ, Chng WJ, Osato M, Pulikkan JA, Yang H, Chen L, Tenen DG.
  • 雑誌名: Blood 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1182/blood.2022015830
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The RUNX Family, a Novel Multifaceted Guardian of the Genome. (2023)
  • 著者名/発表者名: Dutta B, Osato M.
  • 雑誌名: Cells 巻: 12 ページ: 255
  • DOI: 10.3390/cells12020255
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-throughput telomere length measurement at nucleotide resolution using the PacBio high fidelity sequencing platform. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tham CY, Poon L, Yan T, Koh JYP, Ramlee MK, Teoh VSI, Zhang S, Cai Y, Hong Z, Lee GS, Liu J, Song HW, Hwang WYK, Teh BT, Tan P, Xu L, Koh AS, Osato M, Li S.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 14 ページ: 281
  • DOI: 10.1038/s41467-023-35823-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] AML1/RUNX1の発見と白血病（1）PEBP2/CBFの発見 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大里元美
  • 雑誌名: BIO Clinica 巻: 38 ページ: 31-35
• [雑誌論文] Self-Assembled Daunorubicin/Epigallocatechin Gallate Nanocomplex for Synergistic Reversal of Chemoresistance in Leukemia. (2022)
  • 著者名/発表者名: Bae KH, Lai F, Oruc B, Osato M, Chen Q, Kurisawa M.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 24 ページ: 381
  • DOI: 10.3390/ijms24010381.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Myb enhancer-guided analysis of basophil and mast cell differentiation. (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumura T, Totani H, Gunji Y, Fukuda M, Yokomori R, Deng J, Rethnam M, Yang C, Tan TK, Karasawa T, Kario K, Takahashi M, Osato M, Sanda T, Suda T.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 13 ページ: 7064
  • DOI: 10.1038/s41467-022-34906-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bone marrow-targetable Green Tea Catechin-Based Micellar Nanocomplex for synergistic therapy of Acute myeloid leukemia. (2022)
  • 著者名/発表者名: Bae KH, Lai F, Mong J, Niibori-Nambu A, Chan KH, Her Z, Osato M, Tan MH, Chen Q, Kurisawa M.
  • 雑誌名: J Nanobiotechnology 巻: 20 ページ: 481
  • DOI: 10.1186/s12951-022-01683-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Highly efficient Runx1 enhancer eR1-mediated genetic engineering for fetal, child and adult hematopoietic stem cells. (2022)
  • 著者名/発表者名: Koh CP, Bahirvani AG, Wang CQ, Yokomizo T, Ng CEL, Du L, Tergaonkar V, Voon DC, Kitamura H, Hosoi H, Sonoki T, Michelle MMH, Tan LJ, Niibori-Nambu A, Zhang Y, Perkins AS, Hossain Z, Tenen DG, Ito Y, Venkatesh B, Osato M.
  • 雑誌名: Gene 巻: 851 ページ: 147049
  • DOI: 10.1016/j.gene.2022.147049
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Oncofetal protein IGF2BP1 regulates IQGAP3 expression to maintain stem cell potential in cancer. (2022)
  • 著者名/発表者名: Myint K, Chuang LSH, Teh YX, Mawan NA, Shi EJ, Mok MMH, Nuttonmanit N, Matsuo J, Li Y, Yang H, Okabe A, Kaneda A, Osato M, So JB, Yong WP, Tan P, Yeoh KG, Ito Y.
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 ページ: 105194
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.105194
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Independent origins of fetal liver haematopoietic stem and progenitor cells. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokomizo T, Ideue T, Morino-Koga S, Tham CY, Sato T, Takeda N, Kubota Y, Kurokawa M, Komatsu N, Ogawa M, Araki K, Osato M, Suda T.
  • 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] Hepatic leukemia factor-expressing paraxial mesoderm cells contribute to the developing brain vasculature. (2022)
  • 著者名/発表者名: Koui Y, Ideue T, Boylan M, Anderson MJ, Osato M, Suda T, Yokomizo T, Mukouyama YS.
  • 雑誌名: Biol Open. 巻: 11 ページ: bio059510
  • DOI: 10.1242/bio.059510
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Leukopenia, macrocytosis, and thrombocytopenia occur in young adults with Down syndrome. (2022)
  • 著者名/発表者名: Hamaguchi Y, Kondoh T, Fukuda M, Yamasaki K, Yoshiura KI, Moriuchi H, Morii M, Muramatsu M, Minami T, Osato M.
  • 雑誌名: Gene 巻: 835 ページ: 146663
  • DOI: 10.1016/j.gene.2022.146663
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 造血幹細胞は卵黄嚢で発生するのか (2023)
  • 著者名/発表者名: 横溝智雅
  • 学会等名: 第27 回造血器腫瘍研究会(広島大学広仁会館）