炎症からの消化器発癌におけるゲノム・エピゲノム異常の統合的解析と生成機構の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24229005
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 千葉 勉 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30188487)
• 研究分担者: 丸澤 宏之 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80324630) ; 渡邉 智裕 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (40444468) ; 牛島 俊和 独立行政法人国立がん研究センター, その他部局等, その他 (90232818)
• 研究期間 (年度): 2012-05-31 – 2015-03-31
• キーワード: 炎症発癌 / AID / ゲノム異常 / エピゲノム異常 / 癌幹細胞 / H.Pylori / HCV

研究実績の概要

１）AIDによって炎症発癌過程で生じるゲノム異常の全体像の検討：AID-TGマウスの癌部、非癌部のDNA断片から全exome sequenceを行い、肝癌、胃癌の発生過程で生じるゲノム異常の全体像を明らかとした。２）AIDによるエピゲノム変化の解析：AID-TGマウスの消化器臓器DNA断片から、メチル化されているDNA領域を特異的に抽出し、コントロールマウスと比較してAID発現によるメチル化異常を検討した。３）慢性炎症の多段階発癌過程におけるヒト消化器臓器のゲノム・エピゲノム変化の解明：C型肝炎ウィルス感染を伴った肝硬変組織には、多様な遺伝子変異が蓄積しており、特にレプチン受容体遺伝子に生じた体細胞変異が肝発癌に関与している可能性が明らかとなった。４）炎症発癌における癌細胞の発生起源としての組織幹細胞の役割の解明：Sox9-Creノックインマウスでは肝臓や肺に腫瘍が自然発症することが明らかとなり、本マウスは発癌機構の解析には不適と考えられた。そこで、EpCAMプロモーター下にCreを挿入した遺伝子改変マウスを作成した。５）組織幹・前駆細胞への炎症刺激によりもたらされる遺伝子変化の解析：新規作成したEpCAM-Creマウスとレポーターマウスを交配することによるlineage tracing系を樹立し、薬剤による慢性的な肝障害を加えることで発癌するモデルにおけるEpCAM陽性細胞からの細胞系譜の検討を進めている。　　６）AIDによる遺伝子異常生成の分子機構の解明：Alb-Cre, Villin-CreマウスとConditional AID-TGマウスを交配した。同時にこれらCreマウスにconditional Msh2-KO, UNG-KOマウスを交配して、AIDによる遺伝子編集が、修復系によってどのように修飾されているかを検討中である。

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

当初の計画について、１）AID-TGの胃粘膜、肝組織の特に非癌部において、exomeシーケンスにて、様々な遺伝子変異が蓄積していることが明らかとなり、かつその変異パターンはC/G to T/Aと、APOBECによる変異パターンに合致していたことから、AIDによる作用であることが推測された。２）AID-TGマウスの消化器臓器のメチル化解析により、AIDがDNAのメチル化に影響している事実が確認された。３）ヒトHCV肝炎の非癌部において、レプチン遺伝子に多く変異が蓄積していることが初めて明らかとなった。４）５）については、Sox9-Creマウスの系がうまく稼働しない可能性が示されたが、新たにEpCAM-Creマウスを作成し、AID-TGマウスやレポーターマウスとの交配を行い、その表現型の解析を進めている。６）についてはマウスの系が確立されれば、そのまま解析が可能となる。

今後の研究の推進方策

上記１）２）３）については、順調に進行しているが、今後AID-TGを用いて、AIDによる遺伝子変異とメチル化異常の関係をさらに明らかにしていきたい。さらにヒトにおいても、全exome sequenceを継続し、遺伝子変異パターンを詳細に解析してAIDの関与を明らかとしたい。その中で、特に最近報告されているAPOBEC3BとAIDの関与の程度を詳細な遺伝子変異解析によって比較する必要がある。また４）５）については、消化器系組織幹細胞マーカーとしてEpCAMに着目し、EpCAM-Creマウスを樹立することができたため、今後は表現型の解析を進めていく。６）については、マウスを用いたさらなる検討と同時に、炎症における各種修復遺伝子の発現の制御機構について、マウス、ヒトによって検討する必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] TNF-α is essential in the induction of fatal autoimmune hepatitis in mice through upregulation of hepatic CCL20 expression. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto S, Kido M, Aoki N, Nishimura H, Maruoka R, Ikeda A, Okazaki T, Chiba T, Watanabe N
  • 雑誌名: Clin Immunol 巻: 146 ページ: 15-25
  • DOI: doi: 10.1016/j.clim.2012.10.008.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interleukin-21 and TNF-α are critical for the development of autoimmune gastritis in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishiura H, Iwamoto S, Kido M, Aoki N, Maruoka R, Ikeda A, Chiba T, Watanabe N
  • 雑誌名: J Gastroenterol Hepatol 巻: 28 ページ: 982-991
  • DOI: doi: 10.1111/jgh.12144.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The implications of myelodysplastic syndrome-associated chromosomal abnormalities in the development of graft-versus-host disease. (2013)
  • 著者名/発表者名: Arai Y, Yamashita K, Mizugishi K, Takaori-Kondo A, Chiba T, Watanabe T
  • 雑誌名: Eur J Haematol 巻: 90 ページ: 525-530
  • DOI: doi: 10.1111/ejh.12100.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Risk of cancer in patients with autoimmune pancreatitis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa M, Kodama Y, Yoshimura K, Kawanami C, Mimura J, Yamashita Y, Asada M, Kikuyama M, Okabe Y, Inokuma T, Ohana M, Kokuryu H, Takeda K, Tsuji Y, Minami R, Sakuma Y, Kuriyama K, Ota Y, Tanabe W, Maruno T, Kurita A, Sawai Y, Uza N, Watanabe T, Haga H, Chiba T
  • 雑誌名: Am J Gastroenterol 巻: 108 ページ: 610-617
  • DOI: doi: 10.1038/ajg.2012.465.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Splenectomy prolongs the effects of corticosteroids in mouse models of autoimmune hepatitis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Maruoka R, Aoki N, Kido M, Iwamoto S, Nishiura H, Ikeda A, Chiba T, Watanabe N
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 145 ページ: 209-220
  • DOI: doi: 10.1053/j.gastro.2013.03.011.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel mouse models of hepatocarcinogenesis with stepwise accumulation of genetic alterations. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kim SK, Marusawa H, Eso Y, Chiba T, Kudo M
  • 雑誌名: Dig Dis 巻: 31 ページ: 454-458
  • DOI: doi: 10.1159/000355244.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] REG 1α is a biomarker for predicting response to chemotherapy with S-1 plus cisplatin patients with unresctable stage Ⅳ gastric cancer. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sekikawa H, Fukui H, Zhang X, Maruo T, Tsumura T, Okabe Y, Wakasa T, Osaki Y, Chiba T, Tomita T, Oshima T, Watari J, Miwa H
  • 雑誌名: Br J Cancer 巻: 108 ページ: 395-401
  • DOI: doi: 10.1038/bjc.2012.572.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] AID/TAA 誘発肝発癌モデルマウスを用いた、肝発癌過程におけるゲノム・エピゲノム変化の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本知訓、丸澤宏之、池田敦之、西島規浩、金 秀基、千葉 勉
  • 学会等名: 文部科学省「個体レベルでのがん研究支援活動」ワークショップ・「個体レベルからみた炎症とがん -がん発生・進展における個体内相互作用-」
  • 発表場所: 琵琶湖ホテル
  • 年月日: 2014-02-18
• [学会発表] Aberrant expression of activation-induced cytidine deaminase (AID) induces genetic alterations and contributes to hepatocarcinogenesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Soo Ki Kim, Hiroyuki Marusawa, Tsutomu Chiba
  • 学会等名: 文部科学省「個体レベルでのがん研究支援活動」ワークショップ・「個体レベルからみた炎症とがん -がん発生・進展における個体内相互作用-」
  • 発表場所: 琵琶湖ホテル
  • 年月日: 2014-02-18
• [学会発表] Mutation signature of TP53 gene in H.pylori-associated inflamed gastric mucosa during gastric carcinogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimizu, Hiroyuki Marsusawa, Tomonori Matsumoto, Aya Mizuguchi, Tsutomu Chiba
  • 学会等名: The4th JCA-AACR Special conference
  • 発表場所: Tokyo Bay Maihama Hotel Club & Resorts
  • 年月日: 2013-12-17
• [学会発表] Induction of genetic aberration during gastric cancer debelopment by H.pylori infection (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Chiba, Yuko Matsumoto, Takahiro Shimizu, Hiroyuki Marusawa.
  • 学会等名: The4th JCA-AACR Special conference
  • 発表場所: Tokyo Bay Maihama Hotel Club & Resorts
  • 年月日: 2013-12-17
  • 招待講演
• [学会発表] Actibation-induced cytidine deaminaseは発癌性変異を誘導し膵発癌に寄与している (2013)
  • 著者名/発表者名: 澤井勇悟、児玉裕三、丸澤宏之、千葉 勉
  • 学会等名: 第72回日本癌学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-10-04
• [学会発表] 慢性炎症によるゲノム異常生成と肝発癌 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸澤宏之
  • 学会等名: 第72回日本癌学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-10-04
• [学会発表] 炎症と遺伝性不安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千葉 勉、丸澤宏之
  • 学会等名: 第72回日本癌学会学術集会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2013-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] 膵発癌におけるActivation-induced cytidine deaminaseの意義 (2013)
  • 著者名/発表者名: 澤井勇悟、児玉裕三、丸澤宏之、千葉 勉
  • 学会等名: 第44回日本膵臓学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2013-07-25
• [学会発表] Activation-induced cytidine deaminase(AID) contributes to pancreatic cancer intiation by induction of tumor related gene mutations (2013)
  • 著者名/発表者名: Yugo Sawai, Yuzo Kodama, Yuji Ota, Masahiro Shiokawa, Akira Kurita, Norimitsu Uza, Hiroyuki Marusawa, Tsutomu Chiba
  • 学会等名: DDW2013
  • 発表場所: Orando USA
  • 年月日: 2013-05-20