神経膠腫およびその幹細胞のエピジェネティクス統合解析と新規診断、治療への応用

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26462177
• 研究機関: 杏林大学
• 研究代表者: 齊藤 邦昭 杏林大学, 医学部, 助教 (50446564)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 神経膠腫 / 悪性転化 / メチル化 / 幹細胞 / IGFBP2

研究実績の概要

研究代表者は、メチル化網羅的解析により神経膠腫悪性転化における脱メチル化について同定した。脱メチルを起こす悪性転化と、メチル化プロファイルの変わらない悪性転化の2群間の比較において、脱メチル化により発現の上昇する遺伝子のうちいくつかをメチル化マーカーとして選出し、その遺伝子について検証を行った。まずはIGFBP2について、臨床検体、膠芽腫細胞株および脳腫瘍幹細胞を用いて検証した。メチル化解析はMassARRAYを、発現解析には定量PCRを用いた。
臨床検体においては、低悪性度神経膠腫で高メチル化・低発現となっており、多くの膠芽腫では低メチル高発現となっていた。脱メチル型の悪性転化膠芽腫では高発現であったが、メチル化プロファイルの変わらない悪性転化膠芽腫においては高メチル・低発現であった。脳腫瘍幹細胞においても同様の解析を行うと、低メチル・高発現であることが確認された。神経膠腫細胞株において、5-Aza-2’-Deoxycytidineを用いて脱メチル処理することでIGFBP2の発現上昇が確認された。一方、発現の高い膠芽腫幹細胞を分化誘導することでIGFBP2の発現減少が確認された。
さらに、脳腫瘍幹細胞のメチル化網羅的解析をInfinium450Kを用いて行い、そのメチル化プロファイルについて神経膠腫臨床検体と比較してみると、脱メチル化型の悪性転化膠芽腫のメチル化プロファイルと類似していることが確認された。
これらの結果から、脱メチルによる悪性転化腫瘍は、幹細胞の形質に近いことが示唆された。

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

メチル化網羅的解析から、神経膠腫悪性転化のメチル化マーカーを選出し、多数の臨床検体および膠芽腫細胞株、脳腫瘍幹細胞において解析することができた。また、脱メチル実験や幹細胞の分化誘導実験により発現の変化を確認する機能解析も、当初の予定通り施行した。さらに、Infinium450K Chipを用いた脳腫瘍幹細胞のメチル化網羅的解析を当初の計画に先駆けて行うことができた。しかし、血清を用いたメチル化マーカーの検出実験や、Methylation specific PCR法によるメチル化マーカー解析法の確立などは当初の予定通り進行しなかったため、全体的にはおおむね順調な進展と判断する。

今後の研究の推進方策

血清中の腫瘍由来DNAを抽出し、今回検証したメチル化マーカーについて解析を行い、バイオマーカーとしての確立を目指す。
また、神経膠腫細胞株、脳腫瘍幹細胞において、ヒストン修飾プロファイルを網羅的に解析し、ヒストンリジンメチル化マーク(H3K4me3, H3K9me3, H3K27me3)や、アセチル化マーク(H3K27ac)のデータを取得し、メチル化データと比較する。さらには、脳腫瘍幹細胞と臨床検体の比較、悪性転化前後の検体の比較をすることで、神経膠腫の悪性化に関与する特定のヒストン修飾や、エピジェネティックパスウェイの同定を行う。
さらに、腫瘍のエピジェネティックステータスに応じて、メチル化や特定のヒストン修飾を標的とした治療を、個別化療法とし開発することを目指す。

次年度使用額が生じた理由

物品費のうち、生化学実験試薬にかかる費用が予定よりも少なかったために使用額が予定額を下回り、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

引き続き、生化学実験試薬やプラスチック器具、細胞培養試薬購入のために使用する。また、メチル化およびヒストン修飾の網羅的解析のための費用や、データ蓄積用ハードディスク等に使用していく予定である。

研究成果

• [学会発表] Genome-wide methylation analysis identifies genomic DNA demethylaition during malignant progression of gliomas (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuniaki Saito, Akitake Mukasa, Genta Nagae, Koki Aihara, Mayu Omata, Ryohei Otani, Shunsaku Takayangi, Shota Tanaka, Junji Shibahara, Miwako Takahashi, Toshimitsu Momose, Teppei Shimamura, Yoshitaka Narita, Keisuke Ueki, Ryo Nishikawa, Motoo Nagane, Satoru Miyano, Hiroyuki Aburatani and Nobuhito Saito
  • 学会等名: 19th Annual Scientific Meeting of the Society for Neuro-Oncology
  • 発表場所: Miami Beach, Florida, USA
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-16
• [学会発表] メチル化網羅的解析により同定された神経膠腫悪性転化に伴う脱メチル化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 邦昭、武笠 晃丈、永江 玄太、相原 功輝、大谷 亮平、高柳 俊作、小俣 麻友、田中 將太、柴原 純二、成田 善孝、西川 亮、植木 敬介、永根 基雄、油谷 浩幸、齊藤 延人
  • 学会等名: 日本脳神経外科学会 第73回学術総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-10-09 – 2014-10-11