2019 Fiscal Year Research-status Report
International collaborations for revealing the synergistic genetic relationship in genome maintenance systems
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19KK0210
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
廣田 耕志 首都大学東京, 理学研究科, 教授 (00342840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津田 雅貴 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (00734104)
阿部 拓也 首都大学東京, 理学研究科, 助教 (50779999)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | DNA修復 / 損傷 / 合成致死 / 分子標的 / ガン治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲノム不安定化を端緒とする発ガンのリスクは、個人の遺伝的バックグランドによって異なることが知られている。これまでにゲノム安定性に寄与する分子機構・責任遺伝子が多数同定されているが、これらの機能欠損によって発症する先天性ゲノム不安性疾患の罹患率から推定すると、各個人において少なくとも数個の遺伝子にヘテロの劣性変異が存在すると考えられる。この変異遺伝子の組合せ次第では、ゲノム不安定化要素として相乗効果(シナジー)を及ぼすと考えられる。ゲノム維持に関する基礎研究で、さまざまなシグナル経路や修復因子の間の相互作用が発見され、基礎科学としての重要性と臨床・創薬など社会還元に向けた応用の可能性が認められつつあり、遺伝子-遺伝子間のシナジー効果の知見の重要性が認められつつある。このような遺伝子-遺伝子間のシナジーに加え、化学物質―遺伝子間のシナジーについても医学応用の可能性の観点から注目が集まっている。化学物質の中には、DNAと相互作用しDNA損傷を引き起こすことでガン細胞の増殖を阻害して抗ガン作用を示すものがある。化学物質ごとに様々に異なる形状のDNA損傷を誘導するが、生命システムには損傷ごとに担当する修復システムが存在している。例えば、ガン細胞の特定の遺伝子変異の結果減弱した修復システムがあったとき、その経路が修復を担当する損傷を誘導する化学物質を暴露すると、その変異を持ったガン細胞が特異的に細胞死を引き起こすこととなる。このような、化学物質―遺伝子間のシナジー効果の知見についても、ガン治療などの社会還元に向けた応用の可能性が認められつつある。ここで、遺伝子―遺伝子間および化学物質―遺伝子間のシナジー効果を『遺伝子シナジー』と定義し、本研究では新規の遺伝子シナジーの包括的抽出とその分子メカニズムの包括的理解を目指し、イタリアIFOM研究所と米国NIH研究所との国際共同研究を推進する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度には国際共同研究推進のため米国NIH研究所に博士過程３年の学生を約１年間留学させた。イタリアIFOM研究所には学部４年生を3.5ヶ月、助教を１ヶ月留学させた。研究代表者の廣田はイタリアIFOM研究所に１週間訪問し、共同研究打ち合わせ、講演を行なった。米国には、3月に訪問する予定であったが、感染症の蔓延に伴う出国制限のため訪問を延期している。
研究において、2019年度に広島大と都立大のグループはゲノム編集により、DNA修復因子欠損変異細胞10種を新たに作出し、DNA修復因子変異細胞コレクションをさらに拡充した。イタリアIFOM研究所との共同研究ではDNA複製に関わるヘリカーゼ分子のDDX11の研究を継続的に実施しており、DDX11の損傷乗り越えにおける新規の機能を発見した（未発表）。米国NIH研究所との共同研究では、DNA損傷マーカーであるヒストンH2AXのリン酸化を指標とした、ハイスループットの蛍光顕微鏡画像診断技術を用いた化合物評価システムを作成し、このシステムを用いてNIHの低分子化合物ライブラリーをスクリーニングし、エストロゲンレセプター依存的にDNA二重鎖切断損傷を誘導する化学物質を14種同定した。さらに、米国NIH研究所との共同研究でDNA修復因子XRCC1の新規機能を発見し、抗がん剤のTemozolomide(TMZ)とXRCC1、および抗がん剤のolaparibとXRCC1の２種の化学物質―遺伝子の間のシナジー関係を見出した（未発表）。以上の進捗状況から、感染症対策による国際交流活動に一部延期があるが、概ね順調に共同研究は推移していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
化学物質―遺伝子間のシナジーの同定を2020年度に行う。DNA複製を阻害することでガン細胞増殖抑制効果が期待されている、ヌクレオチド類似化合物群20種について40種類のDNA修復因子欠損細胞コレクションでの感受性プロファイルを検討する。さらに、上記感受性プロファイル情報から化学物質―遺伝子間のシナジーが同定できたら、染色体分析、DNAファイバー、電子顕微鏡による複製フォーク可視化などイタリアIFOM研究所との共同研究により遺伝子シナジーの背後にある原理の解明を目指す。米国NIH研究所との共同研究では、2019年度までに作成した化合物評価システムを利用し、DNA修復因子の標的阻害低分子化合物のスクリーニングシステムを構築する。これまでにNIH研究所と共同研究を推進中のXRCC1に着目し、XRCC1を標的する特異的阻害薬品の取得を目指す。そしてTMZやolaparibの効果を増感するのか検討する。
2020年度にはイタリアIFOM研究所には学生1-2名教員１名を留学させる予定である。米国NIH研究所には学生１名を派遣する予定である。研究代表者の廣田はイタリアIFOM研究所と米国NIH研究所をそれぞれ10月に訪問し、研究打ち合わせ・講演を行う予定である。
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