2020 Fiscal Year Research-status Report
Comprehensive molecular pathologic analyses during radiation-induced thyroid carcinogenesis: miRNA and mutation signature
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20K07424
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
中島 正洋 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 教授 (50284683)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉浦 孝一郎 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 教授 (00304931)
柴田 龍弘 東京大学, 医科学研究所, 教授 (90311414)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Radiation-induced cancer / Animal model / Thyroid cancer / Atomic bomb survivors / Radiation signature |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、動物モデルと被爆者腫瘍組織を用いて放射線発がんの分子病理学的特徴解析を推進している。これまでにラット放射線誘発甲状腺発がんモデルにより、被ばく後がんに至るまでの分子変化を経時的に解析し特異的異常を探索し、mRNA発現解析にて、がん発症以前からDNA損傷応答や細胞周期調節系の有意な変化を認めることを確認した。その中で4Gy照射16ヶ月後の非腫瘍組織でいくつかのバイオマーカー候補を同定し、発がん期の被ばく甲状腺を的中できるかを盲検的に検討した。7週例雄性ラット20匹を対象にして、うち10匹に4GyのX線を前頸部に照射、16ヶ月後に甲状腺を摘出し、抽出したRNAを匿名化し、droplet digital PCRを実施した。cdkn1a/actin mRNA比＞11.69のサンプルを被ばくありとして検索した結果、陽性的中率100%、陰性的中率69%であった。この成果は国際学術雑誌にアクセプトされた[Kurohama H, Nakashima M, et al., Comprehensive analysis for detecting radiation-specific molecules expressed during radiation-induced rat thyroid carcinogenesis. J Radiat Res (in press)]。放射線誘発がん特異的変異シグネチャー解析に関して、「長崎原爆被爆者腫瘍組織バンク」の中から近距離被爆者の甲状腺がん7例、肺がん13例の網羅的解析を完了し、合計2214のstructural variants（SV）を検出した。甲状腺がんのSVは顕著に少なく、1Kb以下の小規模SVが大半を占め、ランダムに分布していた。肺がんではChr.7,2,19,3,9にSVのhot spotsを見出し、その特徴を解析中である。
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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
本研究では、1）発がんまでの甲状腺組織と血液を用いてmicroRNA（miRNA）の発現を網羅的に解析、liquid biopsyへの応用の基盤とすること、2）がん組織で放射線誘発がんの遺伝子変異シグネチャーを明らかにすることを目的とする。1）に関して被ばくラットは現在まだ飼育中で、設定した時間経過で対象試料を得ている。mRNAレベルでのバイオマーカー候補としてcdkn1aが有望であるが、タンパクレベルでの発現は、被曝甲状腺組織で必ずしも亢進しておらず、転写後修飾の存在が示唆され、miRNAが介在する可能性がある。これらの研究成果は2020年2月12日開催の4th International Symposium of the Network-type Joint Usage / Research Center for Radiation Disaster Medical Scienceにおいて大学院生が若手優秀ポスター賞を受賞し、放射線生物学関連の国際雑誌にアクセプトされ、情報発信し一定の評価を得た。2）に関してはヒトの放射線関連腫瘍組織バンクとして貴重な「長崎腫瘍組織バンク」の試料を用いて、全ゲノム解析に着手した。特に若年近距離被ばく群で放射線の関与が高率である、甲状腺がんと肺がんのDNAを対象にし、合計20例の網羅的解析からのデータセットで、SVについての詳細を解析中でいくつかの特徴を見出し、順調と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
1）については当初の計画通り、X線0.1、1、4Gyを前頚部に局所照射したラットモデルを飼育中で、6、12、16ヶ月で採取し、甲状腺組織と血液を対象に、RNA-seqによりmiRNAの発現量を網羅的に明らかにする。血液からはExosomeをExoScreen法（で濃縮し、内包されるmiRNAを定量的に明らかにする。被ばく特異的バイオマーカーとなるmiRNAを同定し、別に作成するモデル動物（validation set）により妥当性を検証する。
2）については被爆者がん組織の収集を継続しながら、近距離被ばく者と遠距離被ばく者の腫瘍組織を用いて、ヒト放射線関連がん組織の放射線関連変異シグネチャーを同定する。当初の計画通り、各群20例以上を対象に次世代シークエンサー（NGS）にて全ゲノム解析を行う。ゲノム情報は分担研究者である柴田龍弘教授（東京大学医科学研究所 附属ヒトゲノム解析センター）によって継続解読中で、方策に変更はない。
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