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

2016 年度 実績報告書

• 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 / エピジェネティクス

研究実績の概要

神経膠腫およびその幹細胞のメチル化網羅的解析を行い、神経膠腫の悪性転化に伴いメチル化が部分的に低下する一群を同定した。脱メチル化を来す部位のほとんどは遺伝子発現に関与しない部位であったが、脱メチル化から遺伝子発現上昇を来す遺伝子のうち、悪性転化に関与すると思われるものをいくつか同定した。このうちIGFBP2について、神経膠腫検体および神経膠腫細胞株、脳腫瘍幹細胞を用いてメチル化と発現解析を行った。臨床検体では、悪性転化に伴い脱メチル化して発現上昇するものと、メチル化が保たれて発現が抑えられているものに分けられた。脳腫瘍細胞株を脱メチル化処理するとIGFBP2の発現は上昇し、脳腫瘍幹細胞に近いプロファイルとなった。一方、脳腫瘍幹細胞を分化誘導するとIGFBP2の発現は低下した。
また、脳腫瘍幹細胞のメチル化網羅的解析(Infinium450K)を行い、メチル化プロファイルについてクラスタリングを行い、脱メチル型の悪性転化膠芽腫のメチル化プロファイルと幹細胞のメチル化プロファイルが類似していることを示した。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わかり、この悪性転化の機序として幹細胞が密接に関与していることが示唆された。
ヒストン修飾プロファイルとの統合解析の結果、悪性転化に伴い脱メチル化を起こす部位は、CIMP(CpG island methylator phenotype)でメチル化される部位に比べて幹細胞におけるH3K4me3マーク、H3K27me3マークが有意に低く、bivalentドメインが有意に少ないことがわかった。このことからも、脱メチル化に伴う悪性転化と幹細胞との関与が示唆された。
以上より、神経膠腫悪性転化の機序として脱メチル化、脱分化による脳腫瘍幹細胞化が示され、今後新たな治療開発につながる礎となると考える。

研究成果

• [雑誌論文] Genetic and epigenetic stability of oligodendrogliomas at recurrence (2017)
  • 著者名/発表者名: Aihara K, Mukasa A, Nagae G, Nomura M, Yamamoto S, Ueda H, Tatsuno K, Shibahara J, Takahashi M, Momose T, Tanaka S, Takayanagi S, Yanagisawa S, Nejo T, Takahashi S, Omata M, Otani R, Saito K, Narita Y, Nagane M, Nishikawa R, Ueki K, Aburatani H, Saito N.
  • 雑誌名: Acta Neuropathologica Communications 巻: 5:18 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1186/s40478-017-0422-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Upfront chemotherapy prolongs progression free survival of the patients with low-grade oligodendroglial tumors (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuniaki Saito, Keiichi Kobayashi, Saki Shimizu, Kaori Suzuki, Yoshiaki Shiokawa, Motoo Nagane
  • 学会等名: 21st Annual Scientific Meeting of the Society for Neuro-Oncology
  • 発表場所: Scottsdale, Arizona, USA
  • 年月日: 2016-11-17 – 2016-11-20
  • 国際学会
• [学会発表] Integrated analysis of MGMT promoter methylation and mismatch repair alteration in glioma (2016)
  • 著者名/発表者名: Kuniaki Saito, Saki Shimizu, Kaori Suzuki, Keiichi Kobayashi, Yoshiaki Shiokawa, Motoo Nagane
  • 学会等名: 第75回日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-10-06 – 2016-10-08
• [学会発表] Integrated analysis of methylation of MGMT promoter and alteration of mismatch repair enzymes in glioblastoma (2016)
  • 著者名/発表者名: Motoo Nagane, Kuniaki Saito, Keiichi Kobayashi, Saki Shimizu, Kaori Suzuki, Nobuyoshi Sasaki, Satoshi Kume, Yuki Yamagishi, Yoshiaki Shiokawa
  • 学会等名: 13th Asian Society for Neuro-Oncology Meeting
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-14
  • 国際学会