肝癌エピゲノム異常の多様性を形成するヒドロキシメチルシトシン修飾異常の解明

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25860521
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 永江 玄太 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (10587348)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 肝臓学

研究実績の概要

本研究の目的は、肝癌にみられる異常メチル化の生成メカニズムとその意義を、近年同定されたDNA脱メチル化経路の観点から明らかにすることである。肝癌における新たなエピゲノムの制御異常を解明することは、肝癌発癌過程における分子生物学的機序の理解につながるだけでなく、このパスウェイを標的とした治療法の開発など、臨床応用にも重要な意味をもつ。そこで、本研究では、ヒドロキシメチルシトシン（以下、hmC）を定量的かつゲノムワイドに検出できる系を確立したうえで、具体的に以下のことを明らかにすることを目的とする。

1）肝癌臨床組織には、どの程度異常なhmC修飾領域が存在するか。
2）hmC修飾は、メチルシトシン（以下、mC）修飾の分布や遺伝子発現に影響を与えているか。
3）mCをhmCに変換する酵素TET1の発現抑制あるいは、酵素活性を阻害することで、肝癌細胞の増殖活性を抑制できるか。

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

肝癌組織および正常肝臓組織のhmC分布を明らかにし、異常なhmC修飾領域を有する遺伝子を同定した。発癌母地である肝硬変の段階からhmC修飾に変化が見られた。癌組織のTET1発現レベルは、異常なhmC修飾の程度と関連していた。mC修飾の分布とはプロモーター周囲において、明らかに異なる分布を認めた。gene bodyのhmC修飾は遺伝子の発現レベルに正に相関し、転写開始点近傍のmC修飾は負の相関を認めた。
TET1の発現上昇を示す肝癌細胞株で、TET1遺伝子の発現を抑制した際に、hmCレベルの広範な低下がみられた。また、これに伴って癌細胞株の細胞増殖が顕著に低下したため、TET1の高発現とhmC異常修飾が癌細胞の悪性形質に関与している可能性が示唆された。

今後の研究の推進方策

TET1の高発現とhmC異常修飾が癌細胞の悪性形質に関与する候補領域を同定したため、この領域における転写制御メカニズムを詳細に検討する。
また、この領域のエピゲノム修飾のヒト細胞における調節機構についても検討を行う。

次年度使用額が生じた理由

実験条件の最適化などにより必要コストが低減されたため、未使用額が発生した。

次年度使用額の使用計画

未使用額については、論文投稿を含む成果公表に必要な額に使用する。

研究成果

• [雑誌論文] がん研究におけるシングルセル遺伝子解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永江玄太
  • 雑誌名: 実験医学 2015年1月号 Vol.33 No.1 シングルセル生物学 巻: 33 ページ: 7-14
• [雑誌論文] Trans-ancestry mutational landscape of hepatocellular carcinoma genomes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Totoki Y, Tatsuno K, Covington KR, Ueda H, Creighton CJ, Kato M, Tsuji S, Donehower LA, Slagle BL, Nakamura H, Yamamoto S, Shinbrot E, Hama N, Lehmkuhl M, Hosoda F, Arai Y, Walker K, Dahdouli M, Gotoh K, Nagae G, …, Kokudo N, Kosuge T, Takayama T, Fukayama M, Gibbs RA, Wheeler DA, Aburatani H, Shibata T.
  • 雑誌名: Nat Genet. 巻: 46 ページ: 1267-73
  • DOI: 10.1038/ng.3126.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hes1 promotes blast crisis in chronic myelogenous leukemia through MMP-9 upregulation in leukemic cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakahara F, Kitaura J, Uchida T, Nishida C, Togami K, Inoue D, Matsukawa T, Kagiyama Y, Enomoto Y, Kawabata KC, Chen-Yi L, Komeno Y, Izawa K, Oki T, Nagae G, Harada Y, Harada H, Otsu M, Aburatani H, Heissig B, Hattori K, Kitamura T.
  • 雑誌名: Blood. 巻: 123 ページ: 3932-42
  • DOI: 10.1182/blood-2013-01-476747.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methionine metabolism regulates maintenance and differentiation of human pluripotent stem cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiraki N, Shiraki Y, Tsuyama T, Obata F, Miura M, Nagae G, Aburatani H, Kume K, Endo F, Kume S.
  • 雑誌名: Cell Metab. 巻: 19 ページ: 780-94
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2014.03.017.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 全ゲノムメチル化解析からみえてきたがん細胞のメチル化異常 (2014)
  • 著者名/発表者名: 永江玄太
  • 雑誌名: 実験医学増刊 Vol.32 No.12 個別化医療を拓くがんゲノム研究 巻: 32 ページ: 67-71
• [学会発表] TET1 promotes malignant characteristics by aberrant enhancer hydroxymethylation in hepatocellular carcinoma (2014)
  • 著者名/発表者名: Genta Nagae, Hiroyuki Aburatani
  • 学会等名: The 73th Japan Cancer Association Annual Meeting
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-25
  • 招待講演
• [備考] 東京大学先端科学技術研究センター ゲノムサイエンス分野
  • URL: http://www.genome.rcast.u-tokyo.ac.jp/