造血幹細胞の分化開始機構の解明と白血病幹細胞を標的とした分化誘導療法への応用

造血干细胞分化启动机制的阐明及其在白血病干细胞分化诱导治疗中的应用

• 批准号: 11J06534
• 负责人: 高井 淳
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J06534/
• 关键词: 転写因子; 遺伝子発現制御; 造血幹細胞; DNAメチル化; 血球分化; 白血病細胞; 白血病幹細胞

本研究は、我々が新たに同定したGata1遺伝子座のプロモーター近傍に存在するに造血幹細胞特異的なサイレンサー領域を解析し、①結合因子の同定と造血幹細胞の赤血球分化開始機構の解明、②解明した赤血球分化開始の分子メカニズムを応用して白血病の新しい治療法を開発することを目的とし、研究を開始した。上記のサイレンサー領域に結合する因子としてDnmt1を同定した。また、Dnmt1によりGata1遺伝子座周辺のDNAメチル化状態が維持され、Gata1遺伝子発現が抑制されることを解明した。In vitroメチル化DNAレポーターアッセイ、クロマチン免疫沈降の結果から、このメカニズムとして、Gata1遺伝子座のDNAメチル化がGata1遺伝子を活性化するGATA2の結合を抑制し、Gata1遺伝子の転写活性化を抑制することが考えられた。以上の結果をまとめ、論文をBlood誌に発表した。さらに、Gata1遺伝子発現がこのようなメカニズムで制御される意義を検討するため、サイレンサー領域を欠失させた遺伝子改変マウスを作製し、解析を行った。その結果、造血幹細胞の消失、顆粒球系細胞の減少が観察された。これらの結果は、造血幹細胞におけるGATA1の過剰発現により、造血幹細胞の枯渇と細胞の分化異常が引き起こされることを示唆する。この結果と、造血幹細胞と白血病幹細胞の類似性に着目し、白血病幹細胞においてGata1遺伝子の発現を活性化させることにより、白血病幹細胞から赤血球への分化が強制的に進行し、白血病幹細胞を根絶できるのできる可能性があると考えた。現在、サイレンサー領域欠失マウスと急性骨髄性白血病のモデルマウスを交配している。この実験によって、GATA1の過剰発現により、モデルマウスの白血病発症率低下や予後改善が観察されれば、様々な白血病に対する分化誘導療法という、新しい治療戦略の確立に貢献できると考えている。

This study began research with the aim of analyzing a hematopoietic stem cell-specific silencer region located near the promoter of the newly identified Gata1 locus, 1) identifying binding factors and elucidating the mechanism of erythrocyte differentiation in hematopoietic stem cells, and 2) developing a new treatment for leukemia by applying the molecular mechanisms of erythrocyte differentiation that we have elucidated. DNMT1被确定为与上述消音区域结合的因素。我们还阐明了DNMT1在GATA1基因座周围保持DNA甲基化状态，并抑制GATA1基因表达。从体外甲基化的DNA报告基因测定和染色质免疫沉淀的结果来看，人们认为这种机制是GATA1基因座处的DNA甲基化抑制了GATA2的结合，从而激活了GATA1基因，从而抑制了GATA1基因的转录激活。总结了上述结果，并以血液发表了论文。此外，为了研究GATA1基因表达的显着性，由这种机制调节，并进行了分析并分析了删除消音器区域的转基因小鼠。结果，观察到造血干细胞的消失和粒细胞细胞的减少。这些结果表明，造血干细胞中GATA1的过表达会导致造血干细胞的消耗和异常细胞分化。着重于造血干细胞和白血病干细胞之间的相似性，我们认为，通过激活白血病干细胞中GATA1基因的表达，从白血病干细胞分化，可以强迫从白血病干细胞到红细胞，而白血病干细胞可以被消除。当前，具有消音区域缺失的小鼠与急性髓样白血病的模型小鼠配对。如果该实验表明白血病的发生率有所下降，并且由于GATA1的过表达而导致模型小鼠预后的改善，则认为这将有助于建立一种新的治疗策略，例如诱导各种白血病的分化。

项目成果

Transcription factor GATA2 and GATA2 regulates body-water homeostasis through maintaining aquaporin 2 expression in the renal collecting duct

转录因子 GATA2 和 GATA2 通过维持肾集合管中水通道蛋白 2 的表达来调节体内水稳态

• 发表时间: 2014
• 期刊: Mol Cell Biol.
• 作者: Yu L;Moriguchi T;Souma T;Takai J;Engel JD and Yamamoto M.
• 通讯作者: Engel JD and Yamamoto M.

Real-time in vivo monitoring of inflammatory status exploiting human interleukin-6 BAC luciferase transgenic mice.

利用人白细胞介素 6 BAC 荧光素酶转基因小鼠实时体内监测炎症状态。

• 发表时间: 2014
• 作者: Takai J;Hayashi M;Motohashi H;Moriguchi T;Yamamoto M.
• 通讯作者: Yamamoto M.

DNA methylation-mediated Gata1 gene inactivation is essential for maintenance of hematopoietic homeostasis.

DNA 甲基化介导的 Gata1 基因失活对于维持造血稳态至关重要。

• 发表时间: 2012
• 作者: Kazuhiro Mouri;Shohei Saito;Shigehiro Yamaguchi;高井淳
• 通讯作者: 高井淳

BACレポーターマウスを用いた転写因子GATA1の遺伝子発現制御機構の解析

BAC报告小鼠分析转录因子GATA1基因表达调控机制

• 发表时间: 2012
• 作者: 高井淳;森口尚;山本雅之
• 通讯作者: 山本雅之

Gata1 GdC region habors two-way regulatory modules that direct erythroid-specific gene activation as well as gene inactivation in hematopoietic stem cells.

Gata1 GdC 区域具有双向调节模块，可指导造血干细胞中红系特异性基因激活和基因失活。

• 发表时间: 2012
• 作者: Kenji Kamada;Shin-ichi Fuku-en. Shu Minamide;Koji Ohta;Ryohei Kishi;Masayoshi Nakano;Hiroyuki Matsuzaki;Hiroshi Okamoto;Hiroyuki Higashikawa;Katsuya Inoue;Satoshi Kojima;Yohsuke Yamamoto;高井淳
• 通讯作者: 高井淳