スプライシング関連遺伝子異常による骨髄異形成症候群の発症機構解明

阐明剪接相关基因异常引起的骨髓增生异常综合征的发病机制

• 批准号: 17J05245
• 负责人: 越智 陽太郎
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J05245/
• 关键词: 骨髄異形成症候群; 急性骨髄性白血病; コヒーシン; STAG2; RUNX1; エピジェネティクス; 染色体3次元構造; スプライシング; RNAスプライシング

本研究は、骨髄異形成症候群(MDS)の発症機構を遺伝子変異、および変異により誘導されるエピジェネティクス異常の観点から解明し、患者の新規治療開発および予後向上に資することを目的とする。研究計画のうち、スプライシング遺伝子の一つであるZrsr2の条件的ノックアウトマウスを作成し、表現型の解析を行ったほか、同遺伝子欠失がもたらすスプライシング異常をRNAシーケンスで詳細に評価したが、同マウスはわずかな表現型を示すにとどまり、造血器腫瘍を発症しなかった。次に、MDSに高頻度に認められるコヒーシン遺伝子変異の機能解析のため、変異標的の一つであるSTAG2について、ノックアウト(KO)マウスを作成した。Stag2 KOマウスでは、造血細胞の分化異常を生じたが、MDSは発症しなかった。一方、追加でRunx1 KOを行ったStag2/Runx1両遺伝子KOマウスでは、分化障害が増強し、全例がMDSを発症し死亡した。MDS発症の分子機構解明のため、ATACシーケンス、ChIPシーケンス、Hi-C解析などの統合的なエピゲノム解析を行ったところ、Stag2/Runx1 KOにより、エンハンサー・プロモーター間の染色体ループ形成が協調的に障害され、転写一時停止を引き起こしやすい遺伝子群の発現低下に帰結することを示した。以上より、MDS発症には複数遺伝子変異が重要な役割を果たし得ること、複数遺伝子変異異常により生じる協調的なエピジェネティック制御、特に染色体3次構造の破綻が同疾患発症に重要である可能性を示した。上記に関連した研究成果について、日本血液学会、日本癌学会などで口頭発表を行ったほか、米国癌学会誌であるCancer Discovery誌に成果を報告した(Ochi et al. Cancer Discov. 2020 Apr 5)。

本研究的目的是从基因突变和突变引起的表观遗传异常的角度阐明骨髓增生异常综合征（MDS）的发病机制，为开发新的治疗方法和改善患者的预后做出贡献。作为我们研究计划的一部分，我们创建了剪接基因之一 Zrsr2 的条件敲除小鼠，并分析了它们的表型，以及使用 RNA 测序删除该基因引起的详细剪接异常。没有发展成造血系统肿瘤。接下来，为了分析MDS中常见的粘连蛋白基因突变的功能，我们创建了突变靶标之一STAG2的敲除（KO）小鼠。 Stag2 KO 小鼠出现异常造血细胞分化，但未出现 MDS。另一方面，在额外进行Runx1 KO的Stag2/Runx1双基因KO小鼠中，分化缺陷增强，所有小鼠均出现MDS并死亡。为了阐明MDS发病的分子机制，我们进行了包括ATAC测序、ChIP测序和Hi-C分析在内的综合表观基因组分析，发现Stag2/Runx1 KO协同损害了增强子和启动子之间的染色体环形成，这表明这导致增强子和启动子之间的染色体环形成减少。一组可能导致转录暂停的基因的表达。上述结果表明，多基因突变可能在MDS的发生发展中发挥重要作用，多基因突变异常引起的表观遗传协调调控，尤其是染色体三级结构的破坏，可能对该病的发生具有重要意义。关于上述相关研究成果，我们在日本血液学会、日本癌症学会等进行了口头报告，并在美国癌症学会杂志Cancer Discovery上报道了该结果（Ochi et al. Cancer 2020 年 4 月 5 日发现）。

项目成果

Stag2 regulates hematopoietic differentiation and self-renewal

Stag2 调节造血分化和自我更新

• 发表时间: 2018
• 作者: Yotaro Ochi;Ayana Kon;Masahiro Marshall Nakagawa;Keisuke Kataoka;Kenichi Yoshida;Haruhiko Koseki;Manabu Nakayama;Akinori Yoda;Hideki Makishima;Akifumi Takaori-Kondo2;and Seishi Ogawa
• 通讯作者: and Seishi Ogawa

Clonally related diffuse large B-cell lymphoma and interdigitating dendritic cell sarcoma sharing MYC translocation

• DOI: 10.3324/haematol.2018.193490
• 发表时间: 2018-10-31
• 期刊: HAEMATOLOGICA
• 影响因子: 10.1
• 作者: Ochi, Yotaro;Hiramoto, Nobuhiro;Ishikawa, Takayuki
• 通讯作者: Ishikawa, Takayuki

Molecular profiling of blastic transformation in chronic myeloid leukemia

慢性粒细胞白血病母细胞转化的分子谱分析

• 发表时间: 2018
• 作者: Kataoka Keisuke;Iwanaga Masako;Yasunaga Jun-ichirou;et al.;越智陽太郎;越智陽太郎;越智陽太郎
• 通讯作者: 越智陽太郎

Combined Stag2/Runx1 loss causes myelodysplastic syndrome through perturbed enhancer interactions

Stag2/Runx1 联合缺失通过扰乱增强子相互作用导致骨髓增生异常综合征

• 发表时间: 2019
• 作者: Kataoka Keisuke;Iwanaga Masako;Yasunaga Jun-ichirou;et al.;越智陽太郎
• 通讯作者: 越智陽太郎

Molecular pathogenesis of disease progression in MLL-rearranged AML.

• DOI: 10.1038/s41375-018-0253-3
• 发表时间: 2019-03
• 期刊: Leukemia
• 影响因子: 11.4
• 作者: Kotani S;Yoda A;Kon A;Kataoka K;Ochi Y;Shiozawa Y;Hirsch C;Takeda J;Ueno H;Yoshizato T;Yoshida K;Nakagawa MM;Nannya Y;Kakiuchi N;Yamauchi T;Aoki K;Shiraishi Y;Miyano S;Maeda T;Maciejewski JP;Takaori-Kondo A;Ogawa S;Makishima H
• 通讯作者: Makishima H