骨髄系腫瘍におけるドライバーlncRNAの同定とlncRNA標的医薬の開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H03100
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 合山 進 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80431849)
• 研究分担者: 長門石 曉 東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (30550248) ; 高橋 宏隆 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 准教授 (70432804)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: lncRNA / 骨髄系腫瘍 / NEAT1 / NONO / Cas13 / Split-GFP

研究実績の概要

DNAから転写されるRNAには、タンパク質をコードするRNA（mRNA）と、タンパク質をコードしないノンコーディングRNA（ncRNA）がある。これまではmRNAが研究の中心だったが、最近の研究でncRNAも様々な生命現象の制御に関与していることがわかってきた。本研究では、長鎖ノンコーティングRNA (long noncoding RNA：lncRNA)の動態を解析するための新しい技術を開発し、またlncRNAを標的とする核酸医薬もしくは低分子化合物を開発する。これまでに、骨髄系腫瘍細胞で高発現している主要なRNAおよびRNA結合タンパクを、OOPS法を用いて同定した。また、パラスペックル構成因子であるNEAT1 (lncRNA)-NONO(RNA結合タンパク)複合体を対象に様々な技術開発を行い、NEAT1-NONO結合を可視化するdCas13/Split-GFPシステム、NEAT1-NONO結合を定量することのできるdCas13/Split-NanoBitシステム、そしてNEAT1-NONO複合体周囲の分子をビオチン化するdCas13/Split-TurboIDシステムを開発した。さらに、dCas13/Split-TurboIDシステムを用いて、NEAT1-NONO複合体と相互作用する分子やゲノム領域の網羅的解析を行った。これらの結果を基に、パラスペックルを中心とする分子ネットワークの全貌を解明すべく進めている。さらに、骨髄系腫瘍におけるIMPDH(GTP合成系の律速酵素)やDTX2(E3ユビキチンリガーゼ)の役割を明らかにした。今後はこれらの成果を基に、lncRNAを標的とした治療法、治療薬の開発を進めていきたい。

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

2022年度は、以下の研究を行った。ここまでは予定どおり順調に進んでいる。
1. 骨髄系腫瘍における主要なlncRNA-タンパク複合体の同定：OOPS法を用いて細胞内のRNA-RNA結合タンパク複合体を濃縮し、骨髄系腫瘍細胞におけるRNA-タンパク複合体を網羅的に同定した。
2. NEAT1の細胞内動態およびインタラクトーム解析:細胞内でNEAT-NONO複合体を可視化するdCas13/Split-GFPシステムを用いて、様々な薬剤で刺激した時のパラスペックルの動態を観察した。また、dCas13/Split-TurboIDシステムを活用して、NEAT1-NONO複合体と相互作用するタンパク質およびゲノム領域を、LC/MS解析およびChIP-seqを用いて網羅的に解析した。また、NEAT1-NONO結合を定量できるdCas13/Split-NanoBiTシステムを確立した。
3:骨髄系腫瘍の病態解析：骨髄系腫瘍における核酸代謝酵素IMPDHやユビキチンリガーゼDTX2の役割を明らかにした。

今後の研究の推進方策

これまでの研究成果に基づき、相互に関連する以下の３つのプロジェクトを推進する。
(1) 骨髄系腫瘍細胞におけるRNA-RNA結合タンパクの役割解明：OOPS法で同定した、骨髄系腫瘍に存在するRNAおよびRNA結合タンパクの役割について、個別に検証を進める。また、治療薬で処理した際のRNA-RNA結合タンパクの変化について調べ、その変化が治療抵抗性とどのように関与しているかを明らかにする。また、RNA結合タンパクを標的とするsgRNA libraryを用いて、骨髄系腫瘍の増殖に関与するRNA結合タンパクを別の角度から同定する。
(2) NEAT1-NONO複合体のインタラクトーム解析：これまでに、dCas13/Split-TurboIDシステムを用いて、NEAT1-NONO複合体と相互作用する分子やゲノム領域を同定した。今絵年度は個々の分子について解析を進め、NEAT1-NONO複合体が形成する分子ネットワークの全貌を明らかにする。
(3) lncRNA標的療法の開発: 上記(1)(2)で同定したlncRNAやRNA結合タンパクを標的として、両者の結合や発現を低下させる低分子化合物や核酸医薬の開発を行う。

研究成果

• [雑誌論文] IMPDH inhibition activates TLR‐VCAM1 pathway and suppresses the development of MLL‐fusion leukemia (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu X, Sato N...Kitamura T, Goyama S.
  • 雑誌名: EMBO Molecular Medicine 巻: 15 ページ: e15631
  • DOI: 10.15252/emmm.202115631
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-omics analysis defines highly refractory RAS burdened immature subgroup of infant acute lymphoblastic leukemia (2022)
  • 著者名/発表者名: Isobe Tomoya, Takagi Masatoshi... Goyama Susumu...Ogawa Seishi、Takita Junko
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 4501
  • DOI: 10.1038/s41467-022-32266-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RUNX1 Inhibition Using Lipid Nanoparticle-Mediated Silencing RNA Delivery as an Effective Treatment for Acute Leukemias (2022)
  • 著者名/発表者名: Iida Kohei、Tsuchiya Akiho、Tamura Moe、Yamamoto Keita、Kawata Shigehisa、Ishihara-Sugano Mitsuko、Kato Motohiro、Kitamura Toshio、Goyama Susumu
  • 雑誌名: Experimental Hematology 巻: 112-113 ページ: 1～8
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2022.05.001
  • 査読あり
• [学会発表] MECOM 症候群で認められる変異は、 MECOM の転写活性化能及び造腫瘍性を喪失させる (2023)
  • 著者名/発表者名: 飯田孝平、山本圭太、浅田修平、北村俊雄、合山進
  • 学会等名: 第27回造血器腫瘍研究会
• [学会発表] Identification of tumor regulators in myeloid neoplasms using in vivo CRISPR- Cas9 screening (2023)
  • 著者名/発表者名: Yu-Hsuan Chang, Takeshi Fujino, Toshio Kitamura, Susumu Goyama
  • 学会等名: 第27回造血器腫瘍研究会
• [学会発表] 白血病幹細胞と腫瘍免疫 (2023)
  • 著者名/発表者名: 合山進
  • 学会等名: 第18回がん分子標的治療学会
  • 招待講演
• [学会発表] CRISPR-dCas9 activation全ゲノムスクリーニング法による骨髄系腫瘍に対するDecitabineの作用機序の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藪下 知宏、知念 拓実、西山 敦哉、南谷 泰仁、中西 真、北川 大樹、北村 俊雄、合山 進
  • 学会等名: 第40 回染色体ワークショップ、第21回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] 白血病幹細胞と腫瘍免疫 (2022)
  • 著者名/発表者名: 合山進
  • 学会等名: 第36回臨床血液セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 健康長寿実現のために、CHIPとどう向き合うか？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 合山進
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] ASXL1によるパラスペックル制御と白血病 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山本圭太、合山進、北村俊雄
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo CRISPR/Cas9ライブラリスクリーニングにより明らかとなった急性骨髄性白血 病におけるAtp2a2の腫瘍抑制因子としての役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 志村瑠香、北村俊雄、合山進
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Decitabine induces excessive DNA-DNMT1 crosslinks and perturbs faithful mitosis of myeloid tumors (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yabushita, Shuhei Asada, Keita Yamamoto, Naru Sato, Yutaka Enomoto, Yosuke Tanaka, Tomofusa Fukuyama, Atsuya Nishiyama, Makoto Nakanishi, Toshio Kitamura, Susumu Goyama
  • 学会等名: 第84回日本血液学会総会
• [学会発表] Mitotic Perturbation Is a Key Mechanism of Action of Decitabine in Myeloid Tumor Treatment (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yabushita, Takumi Chinen, Atsuya Nishiyama, Shuhei Asada, Keita Yamamoto, Naru Sato, Yutaka Enomoto, Yosuke Tanaka,Keiko Katoh, Kaori Saitoh, Takamasa Ishikawa, Hitoshi Sato, Tomoyoshi Soga, Yasuhito Nannya, Makoto Nakanishi, Daiju Kitagawa,Toshio Kitamura, Susumu Goyama
  • 学会等名: The 64th American Society of Hematology (ASH) Annual Meeting and Exposition
  • 国際学会