ＣＭＬ幹細胞の特異的代謝経路と転写因子制御を標的とした新規治療法の開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24390244
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 前川 平 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80229286)
• 研究分担者: 三浦 康生 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70605146)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 慢性骨髄性白血病 / 白血病幹細胞 / 代謝 / 低酸素

研究概要

チロシンキナーゼ阻害剤(TKI)の開発により、慢性骨髄性白血病(CML)の治療成績は飛躍的に向上した。しかし、白血病幹細胞(CML幹細胞)がTKIに対する感受性が低く、治療にも関わらず残存すること、またそれが再発の原因となることが明らかとなってきた。したがってCML幹細胞の根絶がCMLの治癒を目指した治療の重要な戦略と考えられる。われわれは、遺伝子の発現を調節する転写因子の一つ、C/EBPbetaがCMLの原因であるBCR/ABL融合タンパク質によって活性化され、白血病細胞の分化・増殖を刺激する一方で、CML幹細胞の枯渇を促進することを明らかにした。しかし、患者体内ではCML幹細胞は枯渇することがない。このことは骨髄内の微小環境により、C/EBPbetaの活性化が阻まれている可能性を示唆している。本研究では、BCR/ABLによるC/EBPbetaの活性化を抑制しているメカニズムの解明と、それを凌駕してC/EBPbetaを活性化させることによってCML幹細胞を枯渇に導く方法の開発を目指している。
我々は、骨髄微小環境の一つの要素である低酸素がC/EBPbetaの発現・機能を負に制御していることを見出した。また、微小環境を形成する細胞成分の一つである間葉系幹細胞がC/EBPbetaの制御下にBCR/ABL陽性白血病細胞を細胞死から保護していることも明らかとした。また、インターフェロンを含むサイトカインがBCR/ABLの有無に関わらず、C/EBPbetaを正に制御することを見出した。これらの知見から、サイトカインを含む微小環境の改変によってCML幹細胞を根絶する戦略についての足がかりが得られたと考えられるため、引き続き研究を進める。

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

当初予定していたように、C/EBPbetaが、CML慢性期の病態形成において重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに骨髄微小環境中でのC/EBPbetaの抑制機構およびそれを活性化するために必要な要素の足がかりを、主に細胞株を用いた実験系で掴むことができた。さらに、CML幹細胞のみならず、微小環境中のC/EBPbetaの役割についても明らかにした。しかし、低酸素条件での詳細な分子メカニズム解明のための実験条件の検討に時間を要しており、さらに実験動物施設での微生物汚染などが生じたために、低酸素やサイトカインが生体内のCML幹細胞に及ぼす作用についての実験系の確立に時間がかかっているため。

今後の研究の推進方策

これまでの研究成果を踏まえて、低酸素におけるC/EBPbeta抑制の分子機構を明らかにする。低酸素状態でのレポーター解析や低酸素条件下での転写因子HIF-1alphaのC/EBPbeta発現制御における作用などを明らかにする予定である。サイトカイン刺激による効果は、シグナル伝達物質であるSTAT1やSTAT5の関与を示唆するデータを持ち合わせており、これらの作用機序の解明と、微小環境中のC/EBPbeta制御を解除できるかどうかについて検討する。そのために、レトロウイルスによってBCR/ABLを遺伝子導入したマウス骨髄細胞の骨髄移植モデルにサイトカイン投与を組み合わせて、生体でのCML幹細胞への作用を検討する系が確立しつつある。この系を用いてCML幹細胞の枯渇誘導という新たな治療戦略が達成しうるかどうかを検討する予定である。

次年度の研究費の使用計画

当初、低酸素状態での分子メカニズムの解明やマウスを用いた骨髄移植モデルの検討などを行う予定であったが、当該年度は実験系やモデルの確立のための条件検討に時間を割いた。また、実験動物施設の微生物による汚染が複数回発生し、長期にわたり十分な動物実験の実施が困難であった。そのため相当数の実験を次年度に持ち越すこととなった。
C/EBPbetaノックアウトマウスをはじめとするマウスの繁殖や購入の他、抗体・試薬やプラスチック器具の購入に充てるほか、大量のマウスの遺伝子型決定や分子生物学的実験の補助のために、人件費の支出を予定している。また成果発表や研究打ち合わせのための旅費も計上する。

研究成果

• [雑誌論文] CCAAT/enhancer-binding protein β expressed by bone marrow mesenchymal stromal cells regulates early B-cell lymphopoiesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka S, Miura Y, Yao H, Satake S, Hayashi Y, Tamura A, Hishita T, Ichinohe T, Hirai H, Takaori-Kondo A, Maekawa T
  • 雑誌名: Stem Cells 巻: 32 ページ: 730-740
  • DOI: 10.1002/stem.1555
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficacy of the dual PI3K and mTOR inhibitor NVP-BEZ in combination with nilotinib against BCR-ABL-positive leukemia cells involves the ABL kinase domain mutation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okabe S, Tauchi T, Tanaka Y, Kitahara T, Kimura S, Maekawa T, Ohyashiki K
  • 雑誌名: Cancer Biol Ther 巻: 15 ページ: 207-215
  • DOI: 10.4161/cbt.26725
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] HAX1 in induced pluripotent stem cells from a patient with severe congenital neutropenia improves defective granulopoiesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Morishima T, Watanabe K, Niwa A, Hirai H, Saida S, Tanaka T, Kato I, Umeda K, Hiramatsu H, Saito MK, Matsubara K, Adachi S, Kobayashi M, Nakahata T, Heike T
  • 雑誌名: Haematologica 巻: 99(1) ページ: 19-27
  • DOI: 10.3324/haematol.2013.083873
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Clinical, Pathological and Genetic Characterization of Methotrexate-Associated Lymphoproliferative Disorders. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamakawa N, Fujimoto M, Kawabata D, Terao C, Nakashima R, Imura Y, Yukawa N, Yoshifuji H, Ohmura K, Fujii T, Yurugi K, Miura Y, Maekawa T, Saji H, Matsuda F, Haga H, Mimori T
  • 雑誌名: J Rheumatol 巻: 41 ページ: 293-299
  • DOI: 10.3899/jrheum.130270
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combining the ABL1 kinase inhibitor ponatinib and the histone deacetylase inhibitor vorinostat: a potential treatment for BCR-ABL-positive leukemia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okabe S, Tauchi T, Kimura S, Maekawa T, Kitahara T, Tanaka Y, Ohyashiki K
  • 雑誌名: Plos One 巻: 9(2) ページ: e89080
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0089080
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two novel susceptibility loci to Takayasu arteritis and synergistic role of the IL12B and HLA-B regions in a Japanese population. (2013)
  • 著者名/発表者名: erao C, Yoshifuji H, Kimura A, Matsumura T, Ohmura K, Takahashi M, shimizu M, Kawaguchi T, Chen Z, Naruse TK, Sato-Otubo A, Ebana Y, Maejima Y, Kinoshita H, Murakami K, Kawabata D, Wada Y, Narita I, Tazaki J, Kawaguchi Y, Yamanaka H, Yurugi K, Miura Y, Maekawa T
  • 雑誌名: Am J Human Genet 巻: 93 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2013.05.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chimerism of bone marrow mesenchymal stem/stromal cells in allogeneic hematopoietic cell transplantation: is it clinically relevant? (2013)
  • 著者名/発表者名: Miura Y, Yoshioka S, Yao H, Takaori-Kondo A, Maekawa T, Ichinohe T.
  • 雑誌名: Chimerism 巻: 4(3) ページ: 78-83
  • DOI: 10.4161/chim.25609
• [雑誌論文] Combination of ponatinib with Hedgehog antagonist vismodegib for therapy-resistant BCR-ABL1 positive leukemia. (2013)
  • 著者名/発表者名: Katagiri S, Tauchi T, Okabe S, Minami Y, Kimura S, Maekawa T, Naoe T, Ohyashiki K
  • 雑誌名: Clin Cancer Res 巻: 19(6) ページ: 1422-1432
  • DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-12-1777
  • 査読あり
• [雑誌論文] Significance of semi-quantitative assessment of performed donor-specific antibody using Luminex single bead assay in living related liver transplantation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa A, Egawa H, Yurugi K, Hishida R, Tsuji H, Ashihara E, Miyagawa-Hayashino A, Teramukai S, Maekawa T, Haga H, Uemoto S
  • 雑誌名: Clinical and Developmental Immunol 巻: 2013 ページ: 972705
  • DOI: 10.1155/2013/972705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zoledronic acid significantly enhances radiation induced apoptosis against human fibrosarcoma cells by inhibiting radioadaptive signaling. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koto K, Murata H, Kimura K, Sawai Y, Horie N, Matsui T, Ryu K, Ashihara E, Maekawa T, Kubo T, Fushiki S
  • 雑誌名: Int J Oncol 巻: 42(2) ページ: 525-534
  • DOI: 10.3892/ijo.2012.1735
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of SMAD4 from colorectal cancer cells promotes CCL15 expression to recruit CCR1+ myeloid cells and facilitate liver metastasis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Itatani Y, Kawada K, Fujishita T, Kakizaki F, Hirai H, Matsumoto T, Iwamoto M, Inamoto S, Hatano E, Hasegawa S, Maekawa T, Uemoto S, Sakai Y, Taketo MM
  • 雑誌名: Gastroenterol 巻: 145(5) ページ: 1064-1075
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2013.07.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myeloid-derived suppressor cells play crucial roles in the regulation of mouse collagen-induced arthritis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujii W, Ashihara E, Hirai H, Nagahara H, Fujioka K, Murakami K, Seno T, Yamamoto A, Ishino H, Kohno M, Maekawa T, Kawahito Y.
  • 雑誌名: J Immunol 巻: 191(3) ページ: 1073-1081
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1203535
  • 査読あり
• [雑誌論文] C/EBPβ promotes BCR-ABL-mediated myeloid expansion and leukemic stem cell exhaustion. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Hirai H, Kamio N, Yao H, Yoshioka S, Miura Y, Ashihara E, Fujiyama Y, Tenen DG and Maekawa T
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 27(3) ページ: 619-628
  • DOI: 10.1038/leu.2012.258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of Takayasu arteritis with HLA-B*67:01 and two amino acids in HLA-B protein. (2013)
  • 著者名/発表者名: Terao C, Yoshifuji H, Ohmura K, Murakami K, Kawabata D, Yurugi K, Tazaki J, Kinoshita H, Kimura A, Akizuki M, Kawaguchi Y, Yamanaka H, Miura Y, Maekawa T, Saji H, Mimori T
  • 雑誌名: Rheumatology 巻: 52(10) ページ: 1769-1774
  • DOI: 10.1093/rheumatology/ket241
  • 査読あり
• [雑誌論文] 慢性期CMLと類白血病反応に共通する分子機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 林 嘉宏、平位秀世、前川 平
  • 雑誌名: 血液内科 巻: 67(5) ページ: 638-645
• [雑誌論文] 細胞調製施設の概要と運営 (2013)
  • 著者名/発表者名: 笠井泰成、前川 平
  • 雑誌名: 整形・災害外科、臨時増刊号「再生医療の現況と最前線」 巻: 56(5) ページ: 451-459
• [雑誌論文] 輸血療法とその副作用-見逃されている臨床病態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 万木紀美子、前川 平
  • 雑誌名: 日本医事新報 巻: 4663 ページ: 40-46
• [学会発表] Impact of donor-specific anti-HLA and anti-angiotensin-II type 1 receptor antibodies on graft fibrosis after immunosuppression withdrawal in pediatric liver transplantation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohe H, Uchida Y, Yoshizawa A, Hirao H, Taniguchi M, Maruya E, Maekawa T, Uemoto S, Terasaki PI
  • 学会等名: The 13th Congress of the Asian Society of Transplantation
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130902-20130906
• [学会発表] 間葉系幹細胞と副甲状腺ホルモンを応用した造血細胞の増幅
  • 著者名/発表者名: 三浦康生、八尾尚幸、吉岡 聡、岩佐磨佐紀、田村彰広、佐藤 淳、横田明日美、平位秀世、一戸辰夫、前川 平
  • 学会等名: 第36回日本造血細胞移植学会総会
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] Parathyroid hormone enhances expansion through CDH11 in human bone marrow mesenchymal stromal/stem cells.
  • 著者名/発表者名: Yao H, Miura Y, Yoshioka S, Hayashi Y, Yokota A, Tamura A, Ichinohe T, Hirai H and Maekawa T
  • 学会等名: AsiaCORD 2013
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] C/EBPβ in mesenchymal stromal/stem cells regulates early B cell lymphopoiesis.
  • 著者名/発表者名: Yoshioka S, Miura Y, Yao H, Hayashi Y, Tamura A, Hishita T, Ichinohe T, Hirai H, Takaori-Kondo A and Maekawa T
  • 学会等名: AsiaCORD 2013
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Protective roles of myeloid-derived suppressor cells in autoimmune arthritis murine models through inhibiting pro-inflammatory immune response of CD4+ T cell.
  • 著者名/発表者名: Fujii W, Nagahara H, Kajitani N, Fujioka K, Murakami K, Nakamura K, Seno T, Yamamoto A, Ishino H, Kohno M, Kawahito Y
  • 学会等名: The 57th Annual General Assemble and Scientific Meeting of the Japan Collage of Rheumatology
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Myeloid-derived suppressor cells have regulatory roles in mouse collagen-induced arthritis.
  • 著者名/発表者名: Fujii W, Ashihara E, Hirai H, Nagahara H, Fujioka K, Murakami K, Seno T, Yamamoto A, Ishino H, Kohno M, Maekawa T, Kawahito Y
  • 学会等名: Annual European Congress of Rheumatology
  • 発表場所: Madrid, Spain
• [学会発表] C/EBPβ expressed by bone marrow mesenchymal stromal cells is indispensable for precursor B-cell lymphopoiesis.
  • 著者名/発表者名: Yoshioka S, Miura Y, Yao H, Iwasa M, Sato A, Tamura A, Yokota A, Hishita T, Ichinohe T, Hirai H, Maekawa T
  • 学会等名: American Society of Hematology, 55th Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
• [学会発表] Cytokine-STATs signalings upregulate endogenous C/EBPβ in BCR-ABL+ leukemic cells independently from BCR-ABL signaling.
  • 著者名/発表者名: Yokota A, Hirai H, Hayashi Y, Tamura A, Sato A, Yao H, Yoshioka S, Iwasa M, Ashihara E, Miura Y, Maekawa T
  • 学会等名: American Society of Hematology, 55th Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
• [学会発表] Cell-intrinsic and -extrinsic involvement of C/EBPβ in the regulation of hematopoietic stem cells.
  • 著者名/発表者名: Tamura A, Hirai H, Hayashi Y, Yokota A, Sato A, Yao H, Yoshioka S, Iwasa M, Ashihara E, Miura Y, Maekawa T
  • 学会等名: American Society of Hematology, 55th Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
• [学会発表] Hypoxia-Adapted Myeloma Cells Possess Stem Cell Character.
  • 著者名/発表者名: shihara E, Nakagawa Y, Yao H, Yokota A, Miura Y, Takata K, Kitamura Y, Hirai H , Maekawa T
  • 学会等名: American Society of Hematology, 55th Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
• [学会発表] Direct Interaction with Bone Marrow Mesenchymal Stromal/Stem Cells Is Required for Hematopoietic Expansion by Parathyroid Hormone.
  • 著者名/発表者名: Yao H, Miura Y, Yoshioka S, Iwasa M, Sato A, Tamura A, Yokota A, Ashihara E, Ichinohe T, Hirai H,Maekawa T
  • 学会等名: American Society of Hematology, 55th Annual Meeting
  • 発表場所: New Orleans, LA, USA
• [学会発表] 原発性胆汁性肝硬変患者が保有するHLA抗体について
  • 著者名/発表者名: 万木紀美子、平位秀世、菱田理恵、吉澤 淳、吉岡 聡、三浦康生、芦原英司、上本伸二、前川 平
  • 学会等名: 第61回日本輸血・細胞治療学会総会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 接着法による効率的なさい帯血からの間葉系幹細胞分離に関する検討
  • 著者名/発表者名: 吉岡聡，三浦康生，万木紀美子，平位秀世，東 弥生，高折晃史，前川 平
  • 学会等名: 第61回日本輸血・細胞治療学会総会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 高頻度抗原に対する不規則抗体および複合抗体陽性の肝臓移植症例への対応 ― 院内および血液センターとの連携の重要性
  • 著者名/発表者名: 万木紀美子、平位秀世、藤本康弘、河村朋子、樋口征昭、丹羽紀美、竹川良子、菱田理恵、三浦康生、辻 肇、上本伸二、前川 平
  • 学会等名: 第61回日本輸血・細胞治療学会総会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 転写因子C/EBPβは骨髄系分化・増殖の誘導によりCML幹細胞を減少させる.
  • 著者名/発表者名: 林 嘉宏、平位秀世、横田明日美、八尾尚幸、三浦康生、芦原英司、前川 平
  • 学会等名: 第17回日本がん分子標的治療学会学術総会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] コラーゲン誘導関節炎におけるMyeloid-derived suppressor cellsは関節炎の制御に重要な役割を果たす
  • 著者名/発表者名: 藤井渉、芦原英司、平位秀世、村上憲、妹尾高宏、山本相浩、石野秀岳、河野正孝、前川平、川人豊
  • 学会等名: 第34回日本炎症・再生医学会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Proliferation and differentiation of hematopoietic cells by osteogenic-induced bone marrow MSCs.
  • 著者名/発表者名: Yao H, Miura Y, Yoshioka S, Iwasa M, Sato A, Hayashi Y, Tamura A, Yokota A, Ichinohe T, Tohyama K, Hirai H, Maekawa T
  • 学会等名: The 75th Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Involvement of C/EBPβ in the regulation of hematopoietic stem cells.
  • 著者名/発表者名: Tamura A, Hirai H, Hayashi Y, Yokota A, Yao H, Yoshioka S, Sato A, Iwasa M, Ashihara E, Miura Y, and Maekawa T
  • 学会等名: The 75th Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 高頻度抗原に対する不規則抗体（抗Jra抗体）の抗体価推移の検討
  • 著者名/発表者名: 万木紀美子、平位秀世、藤本康弘、丹羽紀実、竹川良子、菱田理恵、三浦康生、上本伸二、前川平
  • 学会等名: 第75回日本血液学会総会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 抗甲状腺薬による無顆粒球症はHLA領域の4つの多型と関連する
  • 著者名/発表者名: 寺尾知可史、吉村弘、窪田純久、渡邊奈津子、西原永潤、清水正和、川口喬久、小島裕人、万木紀美子、三浦康生、佐治博夫、前川平、山田亮、伊藤公一、宮内昭、赤水尚史、松田文彦
  • 学会等名: 第56回日本甲状腺学会学術集会
  • 発表場所: 和歌山
• [学会発表] 抗甲状腺薬による無顆粒球症はHLA領域の4つの多型と関連する.
  • 著者名/発表者名: 寺尾知可史、吉村弘、窪田純久、渡邊奈津子、西原永潤、清水正和、川口喬久、小島裕人、万木紀美子、三浦康生、佐治博夫、前川平、山田亮、伊藤公一、宮内昭、赤水尚史、松田文彦
  • 学会等名: 第58回日本人類遺伝子学会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 骨髄移植症例におけるドナー由来HLA抗体への対応
  • 著者名/発表者名: 万木紀美子、三浦康生、菱田理恵、北脇年雄、錦織桃子、菱澤方勝、近藤忠一、北野俊行、芦原英司、高折晃史、平位秀世、前川平
  • 学会等名: 第100回近畿血液学地方会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] IL12Bは高安動脈炎の新規疾患感受性遺伝子でありHLA-B*52:01と相互作用を示す
  • 著者名/発表者名: 寺尾 知可史、吉藤 元, 木村 彰方, 松村 貴由, 大村 浩一郎, 成瀬 妙子, 佐藤 愛子, 前島 康浩, 和田 庸子, 成田 一衛, 川口 鎮司, 山中 寿, 前川 平, 小川 誠司, 小室 一成, 永井 良三, 田原 康玄, 磯部 光章, 三森 経世, 松田 文彦
  • 学会等名: 第41回日本臨床免疫学会
  • 発表場所: 下関
• [学会発表] Myeloid-derived suppressor cells play crucial roles in the regulation of mouse collagen-induced arthritis.
  • 著者名/発表者名: Fujii W, Ashihara E, Hirai H, Fujioka K, Seno T, Ishino H, Kawahito Y
  • 学会等名: Annual Meeting of the Japanease Society for Immunology
  • 発表場所: 千葉
• [備考] 京都大学医学部附属病院・輸血細胞治療部ホームページ
  • URL: http://dtm.kuhp.kyoto-u.ac.jp/