新規ゲノム不安定性としてのコピー数多型部位の変異の解析とその病的意義の解明

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26640121
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 村上 善則 東京大学, 医科学研究所, 教授 (30182108)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 癌細胞 / コピー数多型 / コピー数異常 / ゲノム不安定性 / 染色体不安定性 / 乳癌

研究実績の概要

ゲノム安定性は個体維持、種族保存に必須である一方、一定のゲノム不安定性は進化、癌化の原動力として働く。本研究では、ゲノムの5%を占める新しい多型で、しばしば遺伝子コピー数の変化を伴うことから、一塩基多型(SNP)やマイクロサテライト不安定性(MS)と比較して生物学的意義が大きいと考えられるコピー数多型(Copy Number Variation:CNV)を対象として、癌における体細胞性の異常(Copy Number Alteration: CNAs)の実態を解明し、癌化の駆動力としての意義を明らかにすることを目的として、以下の3課題の解析を計画し、特に初年度である平成26年度は、主として課題I, IIを遂行した。
I.新規ゲノム不安定性としてのCNV部位での体細胞変異の実態の把握と概念の確立。II.CNV部位に体細胞性変異(CNAs)を生じるDNA配列（シス）と細胞側（トランス）要因の解明。III.CNV不安定性のin vitro検出系の構築と、環境因子等の評価、病的意義の解明。
まず、乳癌、胆道癌、舌癌、膀胱癌、計52例について、アレイを用いてCNAsの実態を解明したところ、1MBを超える染色体の大規模な異常が蓄積する症例（染色体不安定性）に加えて、10KB以下程度のゲノム領域のコピー数の増減を顕著に示す症例が、相当数認められ、両者の不安定性は独立の傾向を示した。乳癌 20例においては、CNAsの異常は合計7542箇所（プローブ）で見出され、この中の2213箇所では、20例の腫瘍中にコピー数の増加を示す例と減少を示す例が同時に認められたことから、遺伝子産物の機能異常が癌細胞で選択、固定されたものというよりはむしろ、ゲノムDNA自体が異常を生じやすいことが示唆された。これらのCNAsを顕著に示す腫瘍について、臨床病理学的特徴を検討したところ、核異型度との相関が認められた。

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、腫瘍における体細胞性のCNAsの異常の網羅的な解析が、研究の出発点かつ基盤であるが、各症例について癌部、非癌部の比較を必要とし、検討する情報量も膨大であることから、その解析は大掛かりとなる。本年度に合計52例の解析を完成したことは、当初の計画と比較して、期待以上に解析が進んだと評価できる。また、各腫瘍の10-20%に、断片長10kb 以内のCNAsの顕著な例を認めたこと、またこの形質が 1Mb以上の染色体異常を示す形質とは独立と思われる証拠を得たことは、当初の期待通りであるが、非常に独創的な成果であり、初年度としての期待を上回るものと評価できる。

今後の研究の推進方策

癌細胞の一部でCNAs を顕著に示す例が同定でき、これが染色体の大掛かりな異常を示す形質とは独立であることが示唆されたことは非常に有意義である。今後は、現象としてのCNAs の実態の解明が必要であり、2年目以降はこの課題に取り組む予定である。具体的には、CNAs を示す腫瘍と、マクロなレベル(1Mb以上)での染色体不安定性を示す腫瘍、いずれも示さない腫瘍における臨床病理学的特徴の変化を、統計解析を駆使して行う。さらに、より本質的な取り組みとして、CNAs を示す腫瘍、染色体不安定性を示す腫瘍、いずれも示さない腫瘍の典型例を用いて、全エクソームシークエンシングを行い、CNAsの形質と相関する遺伝子変異を探索する。また、可能であれば、網羅的メチル化解析を行い、CNAsの形質と相関するエピゲノム変異を探索する。また、ここで顕著なCNAsを示す例を不安定性と便宜的に定義しているが、実際には、不安定を定義するためには、分裂回数あたりの変異数として捉える必要があり、時間経過を追う実験が可能となるような、容易で鋭敏なCNAs検出系を構築する必要がある。しかし、CNAsを誘発する遺伝子異常、エピゲノム異常が同定できた場合には、癌化の駆動力の解明と、これに基づく一定の癌の治療への道が拓かれる可能性が高く、期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic Regulation of a Cell Adhesion Protein Complex Including CADM1 by Combinatorial Analysis of FRAP with Exponential Curve-fitting. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakurai-Yageta M, Maruyama T, Suzuki T, Ichikawa K, Murakami Y.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 ページ: e0116637
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0116637
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Promoter methylation of the CADM1 and 4.1B genes occurs independently of the EGFR or the KRAS2 mutation in non-small cell lung cancer. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kogai H, Kikuchi S, Obana T, Tsuboi Y, Maruyama T, Sakurai-Yageta M, Asamura H, Kanai Y, Murakami Y.
  • 雑誌名: Journal of Cancer Therapy 巻: 6 ページ: 273-285
  • DOI: org/10.4236/jct.2015.63030
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Immunohistochemical analysis of the expression of E-cadherin and ZEB1 in non-small cell lung cancer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsubara D, Murakami Y, Niki T.
  • 雑誌名: Pathology International 巻: 64 ページ: 560-568
  • DOI: 10.1111/pin.12214.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High incidence of null-type mutations of the TP53 gene in Japanese patients with head and neck squamous cell carcinoma. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ebihara Y, Iwai M, Akashi K, Ito T, Omura G, Saito Y, Yoshida M, Ando M, Asakage T, Yamasoba T, Murakami Y.
  • 雑誌名: Journal of Cancer Therapy 巻: 5 ページ: 664-671
  • DOI: org/10236/jct2014.57075
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Detection of lung tumors in mice using a 1-Tesla compact magnetic resonance imaging system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang F, Akashi K, Murakami Y, Inoue Y, Furuta T, Yamada H, Ohtomo K, Kiryu S.
  • 雑誌名: PLoS One, 巻: 9 ページ: e94945
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0094945
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression of PRMT5 in lung adenocarcinoma and its significance in epithelial-mesenchymal transition. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ibrahim R, Matsubara D, Osman W, Morikawa T, Goto A, Morita S, Ishikawa S, Aburatani H, Takai D, Nakajima J, Fukayama M, Niki T, Murakami Y.
  • 雑誌名: Human Pathology 巻: 45 ページ: 1397-1405
  • DOI: 10.1016/j.humpath.2014.02.013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CRTAM controls residency of gut CD4+CD8+T cells in the steady state and maintenance of gut CD4 TH17 during parasitic infection. (2014)
  • 著者名/発表者名: Cortez VS, Cervantes-Barragan L, Song C, Gilfillan S, McDonald KG, Edelson BT, Murakami Y, Newberry RD, Sibley LD, Colonna M.
  • 雑誌名: J Exp. Med. 巻: 211 ページ: 623-633
  • DOI: 10.1084/jem.20130904
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intercellular adhesion of CADM1 activates PI3K by forming a complex with MAGuK-family proteins MPP3 and Dlg. (2014)
  • 著者名/発表者名: Murakami S, Sakurai-Yageta M, Maruyama T, Murakami Y.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e82894
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0082894
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Genomic and transcriptional alterations of cholangiocarcinoma. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito T, Sakurai-Yageta M, Goto A, Murakami Y.
  • 学会等名: The 1st International Symposium for Biomarkers of Cholangiocarcinoma
  • 発表場所: 東京都新宿区
  • 年月日: 2015-01-24
  • 招待講演
• [学会発表] Involvement of CADM1 in apoptosis induction of detached epithelial cells as a new type of dependence receptor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kogai H, Sakurai-Yageta M, Delloye-Bourgeois C, Tauszig-Delamasure S, Mehlen P, Murakami Y.
  • 学会等名: 4th France-Japan Cancer Workshop
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] Involvement of a cell adhesion molecule CADM1 in oncogenesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Murakami Y.
  • 学会等名: The 2nd International Alliance Research Internship Program Symposium of the University of Lyon.
  • 発表場所: フランス リヨン市
  • 年月日: 2014-11-03 – 2014-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] Involvement of CADM1 in apoptosis induction of detached epithelial cells as a new type of dependence receptor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kogai H, Sakurai-Yageta M, Tauszig-Delamasure S, Mehlen P, Murakami Y.
  • 学会等名: The 20th International Charles Heidelberger Symposium on Cancer Research、
  • 発表場所: チリ アリカ市
  • 年月日: 2014-10-08 – 2014-10-11
  • 招待講演
• [学会発表] Roles of a cell adhesion molecule CADM1 in epithelial integrity and malignant phenotype of cancer cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Murakami Y.
  • 学会等名: The 73rd Annual Meeting of Japanese Cancer Association
  • 発表場所: 神奈川県 横浜市
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] Context dependent features of a cell adhesion molecule CADM1 in human oncogenesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito T, Kogai H,Murakami S, Sakurai-Yageta M, Matsubara D, Murakami Y.
  • 学会等名: The 21st East Asia Joint Conference
  • 発表場所: 韓国 京城市
  • 年月日: 2014-07-15 – 2014-07-18
  • 招待講演
• [備考] 東京大学医科学研究所人癌病因遺伝子分野
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/hitogan/index.html