一細胞シークエンシングによる、超早期発がん過程におけるがん細胞進化の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25830141
• 研究機関: 独立行政法人国立がん研究センター
• 研究代表者: 加藤 護 独立行政法人国立がん研究センター, 研究所, ユニット長 (40391916)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 一細胞シークエンス / 次世代シークエンサー / がんゲノム / がん細胞進化

研究実績の概要

前年度の研究の結果、１）１細胞分離、２）正確な変異コール、が技術上極めて重要なステップであることが分かった。最終年度はまずこれらの点に対処した。１）に対しては自動細胞分離・調整器C1 を用いることで解決した。C1 では微少流路によってばらばらになった細胞を1細胞に分離し、さらにRNA 抽出および全トランスクリプトーム増幅までを一気に行う。最終年度夏頃には、C1 はDNA にも適用可能となったため、1細胞エキソーム・シークエンスにも対応できるようになった。我々はC1 を用い、研究計画通りヒトの大腸癌を模すマウス発がん再構成系において3時刻点各々に対し30 細胞程度の1 細胞分離を行い、さらに、増幅されたDNA の抽出を行った。また1細胞とは別に、バルクDNA の抽出も行った。

2）に関しては様々な試みを行った。まず基盤として固まったのは、A. 昨年度シークエンスした肺がん細胞株3細胞の１細胞エキソーム・シークエンスデータ、B. 最終年度において（上とは別に）シークエンスしたマウス正常腸管細胞5細胞のエキソーム・シークエンスデータである。A. に対しては対応する正常細胞のバルク・シークエンスデータもあり、B. に対しては対応するバルク・シークエンスデータがある。その対応を使えば、A. をポジティブ・コントロールに、B. をネガティブ・コントロールにして、変異検出のアルゴリズムを調整できる。これを基盤にして、様々なアルゴリズムを試みた。結果、有望なアルゴリズムがほぼ開発できた。

以上を踏まえると、本研究によって、これまで試みられたことのない、「経時的な一細胞シークエンス」の基盤が整備されたと言える。今後この基盤を基に、アプリケーションを発展・拡大していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Development of Lung Adenocarcinomas with Exclusie Dependence on Oncogene Fusions. (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonobu Saito, Yoko Shimada, Kouya Shiraishi, Hiromi Sakamoto, Koji Tsuta, Hirohiko Totsuka, Suenori Chiku, Hitoshi Ichikawa, Mamoru Kato, Shun-ichi Watanabe, Teruhiko Yoshida, Jun Yokota, Takashi Kohno
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-14-3282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Profiling of actionable gene alterations in ovarian cancer by targeted deep sequencing. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masataka Takenaka, Motonobu Saito, Reika Iwakawa, Nozomu Yanaihara, Misato Saito, Mamoru Kato, Hitoshi Ichikawa, Tatsuhiro Shibata, Jun Yokota, Aikou Okamoto, Takashi Kohno
  • 雑誌名: International journal of Oncology 巻: 46 ページ: 2389-2398
  • DOI: 10.3892/ijo.2015.2951
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive DNA adduct analysis reveals pulmonary inflammatory response contributes to genotoxic action of magnetite nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Kousuke Ishino, Tatsuya Kato, Mamoru Kato, Tatsuhiro Shibata, Masatoshi Watanabe, Keiji Wakabayashi, Hitoshi Nakagama, Yukari Totsuka
  • 雑誌名: Int.J.Mol.Sci 巻: 16 ページ: 3474-3492
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trans-ancestry mutational landscape of hepatocellular carcinoma genomes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Totoki, Kenji Tatsuno, Kyle R Covington, Hiroki Ueda, Chad J Creighton, Mamoru Kato, Shingo Tsuji, Lawrence A Donehower, Betty L Slagle, Hiromi Nakamura, Shogo Yamamoto, Eve Shinbrot, Natsuko Hama, Megan Lehmkuhl, Fumie Hosoda, Yasuhito Arai, Kim Walker, ・・・・ Hiroyuki Aburatani & Tatsuhiro Shibata
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 46 ページ: 1267-1273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying oncogenic RET fusion in lung adenocarcinoma. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuji Mizukami, Kouya Shiraishi, Yoko Shimada, Hideaki Ogiwara, Koji Tsuta, Hitoshi Ichikawa, Hiromi Sakamoto, Mamoru Kato, Tatsuhiro Shibata, Takashi Nakano, Takashi Kohno,
  • 雑誌名: Journal of Thoracic Oncology 巻: 9 ページ: 622-630
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutually exclusive mutations of KIT and RAS are associated with KIT mRNA expression and chromosomal instability in primary intracranial pure germinomas (2014)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Fukushima, Ayaka Otsuka, Tomonari Suzuki, Takaaki Yanagisawa, Kazuhiko Mishima, Akitake Mukasa, Nobuhito Saito, Toshihiro Kumabe, ・・・・Mamoru Kato, Tatsuhiro Shibata, ・・・・ Koichi Ichimura, On behalf of the Intracranial Germ Cell Tumor Genome Analysis Consortium (iGCT Consortium)
  • 雑誌名: Acta Neuropathologica 巻: 127 ページ: 911-925
  • 査読あり
• [雑誌論文] NCYM, a de novo evolved protein, stabilizes MYCN and characterizes human neuroblastoma. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Suenaga, S. M. Rafiqul Islam, Jennifer Alagu, Yoshiki Kaneko, Mamoru Kato, Yukichi Tanaka, Hidetada Kawana, Shamim Hossain, Daisuke Matsumoto, Mami Yamamoto, Wataru Shoji, Makiko Itami, Tatsuhiro Shibata, Yohko Nakamura, Miki Ohira, Seiki Haraguchi, Atsushi Takatori, Akira Nakagawara.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 10 ページ: e1003996.1-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一細胞ゲノム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤護
  • 雑誌名: 医学の歩み 巻: 249 ページ: 1088-1092
• [雑誌論文] 発がんドライバー変異の同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: David Tamborero, Abel Gonzalez-Perez, and Nuria Lopez-Bigas; 加藤護（訳）
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 32 ページ: 213-219