2017 Fiscal Year Annual Research Report
慢性炎症-再生-がん連関におけるエピゲノムリモデリング機構の解明
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17J04827
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
藤井 正幸 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | オルガノイド / 炎症性腸疾患 / 遺伝子変異 / 慢性炎症 / 発がん |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炎症性腸疾患およびクローン病に代表される炎症性腸疾患の長期合併症として，慢性炎症粘膜を背景とした発癌があげられる．これまでの研究から，炎症性腸疾患に関連した大腸癌は通常型大腸癌と比較して，全く異なる臨床的特徴そして分子生物学的異常を有することがわかっている．本研究ではその発癌メカニズムを深く追求するため，炎症性腸疾患関連腫瘍に加えて，発癌母地である慢性炎症粘膜まで遡った統合的分子生物学的を行った．慢性炎症に伴う微細な分子変化は幹細胞クローンレベルで生じていると考えられるため，幹細胞培養法であるオルガノイド技術を応用し，癌症例を含む様々な臨床像を呈する患者検体から単一幹細胞クローンの効率的な増幅を行った．慢性炎症粘膜クローンを対象とした網羅的遺伝子変異解析の結果，発癌症例では健常者および非発癌症例と比較して有意に多くの遺伝子変異が蓄積していることが明らかとなった．さらに，慢性炎症粘膜クローンには健常者粘膜には認められなかった変異遺伝子が複数認められ，これらの遺伝子変異を獲得した幹細胞クローンは慢性炎症存在下で選択的に増殖することが推察された．続いて，同定された遺伝子変異の機能的解析のため，遺伝子編集技術を用いてノックアウトオルガノイドを作成した．ノックアウトオルガノイドは対象オルガノイドと比較してサイトカイン刺激下において，有意に多くのコロニーを形成することが可能であった．以上の結果から，慢性炎症粘膜には持続的な炎症存在下での生存，増殖能において優位に作用する遺伝子変異がクローンレベルで蓄積していることが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
慢性炎症粘膜を対象とした単一幹細胞クローンレベルでの遺伝子変異解析を実施し，新規変異遺伝子を同定することに成功した．さらに，ヒト大腸オルガノイドを用いた遺伝子機能解析によって，これら遺伝子変異は炎症存在下における腸管上皮細胞の選択的増殖に寄与することが推察された．これまで慢性炎症に続発する特定の遺伝子変異を同定した報告はなく，本研究ではクローンレベルでの精緻な解析を行うことで，初めて炎症と遺伝子変異を連関するメカニズムの一端を解明することに成功したと考えられた．
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| Strategy for Future Research Activity |
同定された変異遺伝子群は炎症存在下において正に作用する一方で，その一部は炎症性腸疾患関連腫瘍には認められず，発癌との関連性については今のところ判然としていない．その検討として，コンディショナルノックアウトマウスを用いた炎症発癌モデルを今後作成し，発癌における変異遺伝子の寄与について解析を行う予定である．
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