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2015 年度 実施状況報告書

ヒストンH3K27トリメチル化抑制を介した薬剤耐性獲得機構の解明と臨床応用

研究課題

研究課題/領域番号 26461430
研究機関自治医科大学

研究代表者

菊池 次郎  自治医科大学, 医学部, 准教授 (60371035)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード造血器腫瘍 / 薬剤耐性 / エピジェネティクス
研究実績の概要

多発性骨髄腫細胞の薬剤耐性獲得に鍵となるヒストンH3の27番目のリジン(H3K27)へのメチル化抑制機構の解明を進めた。その結果、メチル化酵素EZH2へのPI3K/Akt/IGF-1Rキナーゼ経路を介したリン酸化による活性抑制によることを明らかにした。また、マイクロアレイ解析とChIP assayにより、H3K27メチル化抑制の下流で薬剤耐性に働く分子としてBcl-2やIGF-1、HIF-1α等を同定した。続いて、PI3K/Akt/IGF-1R経路に対するキナーゼ阻害剤の薬剤耐性克服への有効性の検証を進めた。まずin vitroにおいて、これらのキナーゼ阻害剤はEZH2リン酸化抑制を介して薬剤耐性の克服に有効であった。次にin vivoにおける検証を進めた。モデルには、ヒト骨髄腫細胞株とストローマ細胞株を混合して免疫不全マウスの皮下に移植したxenograftモデルと、マウス骨髄内で増殖が可能な骨髄腫細胞株を移植したsyngeneicモデルの両者を用いた。これらのマウスは従来の抗がん剤であるサイクロフォスファマイドには耐性を示すが、IGF-1R阻害剤であるOSI-906に対しては耐性を示さず、有意な腫瘍退縮効果が得られた。以上より、骨髄腫細胞ではストローマ細胞との接着時、PI3K/Akt/IGF-1Rキナーゼ経路の活性化によりEZH2がリン酸化されて不活性化、遺伝子発現抑制に働くヒストン修飾であるH3K27のメチル化が抑制されて、抗アポトーシスに働くBcl-2、IGF-1などの発現が亢進し、耐性を獲得する機構を明らかにした。一方、この経路の阻害に働くキナーゼ阻害剤は骨髄腫細胞の薬剤耐性の克服に有効なことを明らかにした。これらの結果は、多発性骨髄腫の薬剤耐性におけるエピジェネティク制御メカニズムを明らかにした初めての報告である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究は2年を経過した時点であるが、これまでに骨髄腫細胞の接着を介したシグナルがどのように核内に伝達されてエピジェネティクスを変化させるか、その結果、どのような遺伝子の発現変化により薬剤耐性が獲得されるのか等、全体の研究計画で解明を目指した薬剤耐性獲得機構の解明をほぼ達成できた。続いて、EZH2のリン酸化抑制に働くキナーゼ阻害剤を同定、マウスモデルを用いて薬剤耐性克服への有効性も検証するなど、多発性骨髄腫の新たな治療法の開発にも成功した。これらの結果は、医学系の雑誌として著明なJ Clin Invest誌に昨年末に掲載されており、本研究は当初の計画以上に進展したと考える。

今後の研究の推進方策

薬剤耐性克服に有効性を示したキナーゼ阻害剤について、本学の臨床研究支援センターの協力の元、多発性骨髄腫患者への臨床応用を進める。一方、H3K27メチル化抑制の下流で発現亢進の見られた遺伝子の中から、薬剤耐性や骨髄腫細胞における機能が未解明な分子について、さらなる機能解明を進める。骨髄腫患者由来の細胞における発現様式や、ストローマ細胞との接着時における発現変化を定量PCRやイムノブロット、フローサイトメーター等を用いて解析する。続いて強発現とノックダウンによるgain-of-function、loss-of-function解析、阻害剤や特異抗体のスクリーニング等により、多発性骨髄腫に対する新規治療法の開発を目指す。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] オスロ大学(ノルウェー)

    • 国名
      ノルウェー
    • 外国機関名
      オスロ大学
  • [雑誌論文] Phosphorylation-mediated EZH2 inactivation promotes drug resistance in multiple myeloma.2015

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi J, Koyama D, Wada T, Izumi T, Hofgaad PO, Bogen B, Furukawa Y.
    • 雑誌名

      J Clin Invest

      巻: 125 ページ: 4375-4390

    • DOI

      10.1172/JCI80325.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Overexpression of the shortest isoform of histone demethylase LSD1 primes hematopoietic stem cells for malignant transformation.2015

    • 著者名/発表者名
      Wada T, Koyama D, Kikuchi J, Honda H, Furukawa Y.
    • 雑誌名

      Blood

      巻: 125 ページ: 3731-3746

    • DOI

      10.1182/blood-2014-11-610907.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Arf tumor suppressor disrupts the oncogenic positive feedback loop including c-Myc and DDX5.2015

    • 著者名/発表者名
      Tago K, Funakoshi-Tago M, Itoh H, Furukawa Y, Kikuchi J, Kato T, Suzuki K, Yanagisawa K.
    • 雑誌名

      Oncogene

      巻: 34 ページ: 314-322

    • DOI

      10.1038/onc.2013.561.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular Pathogenesis of Multiple Myeloma.2015

    • 著者名/発表者名
      Furukawa, Y, Kikuchi J.
    • 雑誌名

      Int. J. Clin. Oncol.

      巻: 20 ページ: 413-422

    • DOI

      10.1007/s10147-015-0837-0.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Epigenetic mechanisms of cell adhesion mediated drug resistance in multiple myeloma.2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Furukawa, Jiro Kikuchi.
    • 学会等名
      第77回日本血液学会学術集会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-10-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Phosphorylation-mediated EZH2 inactivation promotes drug resistance in multiple myeloma.2015

    • 著者名/発表者名
      Jiro Kikuchi, Daisuke Koyama, Taeko Wada, Tohru Izumi, Peter O Hofgaard, Bjarne Bogen, and Yusuke Furukawa.
    • 学会等名
      第77回日本血液学会学術集会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-10-16
  • [学会発表] The shortest form of histone demethylase LSD1 is implicated in leukemogenesis.2015

    • 著者名/発表者名
      Taeko Wada, Daisuke Koyama, Jiro Kikuchi, Hiroaki Honda, and Yusuke Furukawa.
    • 学会等名
      第77回日本血液学会学術集会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2015-10-16
  • [学会発表] Phosphorylation-mediated EZH2 inactivation promotes drug resistance in multiple myeloma.2015

    • 著者名/発表者名
      Jiro Kikuchi, Daisuke Koyama, Taeko Wada, Tohru Izumi, Peter O Hofgaard, Bjarne Bogen, and Yusuke Furukawa.
    • 学会等名
      ISEH-44th Annual Scientific meeting
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Overexpression of the shortest isoform of histone demethylase LSD1 primes hematopoietic stem/progenitor cells for malignant transformation.2015

    • 著者名/発表者名
      Taeko Wada, Daisuke Koyama, Jiro Kikuchi, Hiroaki Honda, and Yusuke Furukawa.
    • 学会等名
      ISEH-44th Annual Scientific meeting
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
    • 国際学会
  • [備考] 自治医科大学ホームページ「多発性骨髄腫の抗がん剤耐性に関する新たなメカニズムの発見」

    • URL

      http://www.jichi.ac.jp/news/research/2015/20151027_01.html

  • [備考] 自治医科大学ホームページ「白血病発症の初期に関与する新たな遺伝子異常を発見」

    • URL

      http://www.jichi.ac.jp/news/research/2015/20150619.html

  • [備考] 自治医科大学幹細胞制御研究部ホームページ

    • URL

      http://www.jichi.ac.jp/laboratory/molecula/stem/index.html

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公開日: 2017-01-06  

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