【研究分野】消化器外科学

【研究領域課題番号】17K16530 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

家族性大腸腺腫症 / 大腸癌 / 大腸腺腫 / DNAメチル化 / 腺腫 / KRAS / BRAF / 大腸がん / エピジェネティクス / メチル化 / 大腸線腫 / Lynch症候群 / 家族性大腸ポリポーシス

【研究成果の概要】

家族性大腸腺腫症（FAP）は、大腸癌を発症する素因を持つ、多数の結腸直腸腺腫を特徴とする遺伝性疾患である。今回我々はFAP腫瘍のゲノムワイドなDNAメチル化解析を行った。比較対象として、公共のデータベースを参照し、散発性大腸癌、散発性大腸腺腫、および正常粘膜のDNAメチル化データを使用した。FAPと散発性大腸癌/腺腫、正常粘膜の階層クラスタリング分析により、FAP腫瘍は少なくとも異常なメチル化を示さないタイプと、KRAS変異を伴うメチル化中等度タイプの2つの分子サブタイプに分類された。さらに散発性腫瘍よりもDNAメチル化頻度が低いことから、散発性腫瘍とは異なる腫瘍形成経路をたどると考えられた。

【研究の社会的意義】

癌症例を詳細にサブタイプ分類し、各症例へ最も良い治療方針を即座に建立するテーラーメード癌治療概念は、癌を克服するための鍵として世界的に研究されている。我々は大腸癌の中でも高リスク群であり早期対応が望まれるにも関わらず疾患の選定や分子機構の解明に乏しかった家族性大腸腺腫症に対して同様の複合的解析を進め、家族性大腸腺腫症の層別化情報を診断や治療へ応用する。日本大腸癌研究会が近年、「遺伝性大腸癌診療ガイドライン」をあえて作成・周知している背景からも、この研究は遺伝性大腸癌の発癌機構解明に大きな寄与をもたらすだけでなく、これまで散発性大腸癌へ誤診されがちであった遺伝性大腸癌患者の救済にも貢献できる。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】動物生産科学

【研究領域課題番号】16H05017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

卵巣 / エピゲノム / 顆粒層細胞 / 遺伝子発現 / クロマチン構造 / 卵胞発育 / DNAメチル化 / エピジェネティクス制御 / 応用動物 / メチル化 / 妊孕性 / エピジェネティクス / 繁殖障害 / 家畜繁殖 / 卵巣機能

【研究成果の概要】

卵胞発育過程の顆粒層細胞における大規模なDNA脱メチル化が，細胞増殖とレチノイン酸依存的に誘導されることを明らかとした．この脱メチル化が発火点となり，ヒストンH3アセチル化が生る結果，クロマチン構造変化が誘導され，遺伝子発現が誘起されることも示した．この変化に必須な顆粒層細胞の増殖は，個体の加齢に伴う卵巣間質の線維化により抑制されること，顆粒層細胞内のミトコンドリア活性化が必要であることも明らかとした．

【研究の社会的意義】

加齢に伴う妊孕性の低下，感染症や低栄養条件による繁殖障害が家畜やヒトで問題となっている．本研究で明らかとした卵胞発育の分子生物学的理解は，上記が起こる根本原因を解き明かす第一歩となる．
本研究で明らかとなった，レチノイン酸がDNA脱メチル化誘導因子であることや細胞増殖のためにミトコンドリアの活性化が必須であるとの知見は，食事（飼養環境）が卵巣機能に直結することを示す研究成果であり，このような知見が繁殖障害や不妊症の予防法開発や治療法の発見につながると期待できる．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】15H02190 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA / メチル化 / 脱メチル化 / ヒストン / 金属反応 / ペプチド合成 / エピジェネティクス / 化学合成 / イメージング / DNAメチル化 / 金属錯体 / RNA修飾 / ＤＮＡメチル化 / ＲＮＡ修飾 / 核酸 / 有機化学 / 癌 / ゲノム / バイオテクノロジー

【研究成果の概要】

われわれが開発した化学反応を基礎にして、高効率なエピジェネティクス検出研究を進めた。成果は次の通り。課題(i) 腫瘍不均一性を解くためのDNA反復配列に現れるメチル化の超高輝度検出、課題(ii) 腫瘍術後診断を効率化するDNA脱メチル化特異的反応生成物の超高性能分析、課題(iii) 遺伝子発現を制御するヒストン構造の化学的再現と解析

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】15K20128 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピジェネティクス / 子宮体癌 / 卵巣癌 / メチル化 / 脱メチル化 / ヒストンメチル化酵素 / ＥＺＨ２ / ヒストン脱メチル化酵素 / EZH2 / SUV420H1

【研究成果の概要】

本研究の最終目標は卵巣癌、子宮体癌を中心とした婦人科癌におけるタンパク質メチル化を標的とした新規分子標的治療薬の開発である。まず子宮体癌について検討を行った所、細胞株、臨床検体においてヒストンメチル化酵素ＥＺＨ２の発現の亢進が認められた。またＥＺＨ２のノックダウンを行うと子宮体癌細胞株の増殖抑制、及びアポトーシス
作用が認められ、ＥＺＨ２選択的阻害剤を使用すると、ノックダウン時と同様な結果が得られた。以上の結果から、子宮体癌においてヒストンメチル化EZH2高発現は増殖促進に深く関与しており、同阻害剤が新たな分子標的薬となる可能性が示された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】消化器外科学

【研究領域課題番号】25253080 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大腸癌 / マイクロサテライト不安定性 / オルガノイド / DNAメチル化 / 鋸歯状腺腫 / 次世代シーケンス / マイクロアレイ / 発癌 / 幹細胞 / 遺伝子導入 / メチル化 / 大腸鋸歯状腺腫 / 大腸幹細胞 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

大腸鋸歯状病変およびマイクロサテライト不安定性（MSI）を呈する大腸癌を含めた計55株の大腸腫瘍オルガノイド株を樹立し，詳細な分子生物学的検討を行った．オルガノイドは患者体内における組織学的特性を反映しており，固有の遺伝子発現や遺伝子変異のパターンを有していた．MSI大腸癌は多数の遺伝子変異を有しており，増殖因子が極めて乏しい環境でも発育可能であった．移植による担癌マウスモデルにおいても同様の傾向が保持され，MSI大腸癌オルガノイドは有意に腫瘍形成能が優れていた．以上の結果より，MSI大腸癌は他の大腸癌とは生物学的特徴が全く異なる疾患であり，個別の治療アプローチの重要性が示唆された．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】25461560 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経発生 / 細胞周期 / エピジェネティクス / メチル化

【研究成果の概要】

本研究では過成長をきたす先天奇形症候群の原因について、大脳皮質を形成する神経幹細胞の細胞分裂動態を中心に解析しようと試みた。具体的には、Sotos症候群の原因遺伝子NSD1蛋白の発現量を神経幹細胞でのみ減少可能な遺伝子改変マウスを作成しようとしたが、実施期間中に完成させることができなかった。今後、ゲノム編集技術など別の方法を用いて遺伝子改変マウスを作成する計画を進めている。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】25462608 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

子宮体癌 / エピジェネティクス / miR-34b / メチル化 / 癌抑制型microRNA

【研究成果の概要】

【目的】子宮体癌においてエピジェネティックに発現抑制される癌抑制型microRNAを同定し、microRNAの効果および抗癌剤との併用による抗腫瘍効果を検討する。
【結果】4種の子宮体癌細胞株に対し脱メチル化処理を行った結果、全ての細胞株に共通して発現上昇するmicroRNAとしてmiR-34bを同定した。また、子宮体癌細胞株にmiR-34bを導入することにより、コロニー形成能や細胞遊走能の低下が認められた（p<0.05）。さらに、HEC-1Bをヌードマウスの皮下に移植し各薬剤を投与した。その結果、パクリタキセル＋miR-34b群は他の群に比し有意に腫瘍径の縮小が認められた（p<0.05）。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】食品科学

【研究領域課題番号】24380066 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

タンパク質栄養 / エピジェネティクス / 高血圧 / 胎児期 / メチル化 / マイクロアレイ / メチローム

【研究成果の概要】

胎児期の母親の栄養の悪化により、子の成長後の生活習慣病のリスクが上昇することが知られている。研究代表者らは、高血圧モデルラットSHRSPにおいて、胎児期低タンパク質曝露が成長後の遺伝子発現に及ぼす影響を明らかにしてきた。本研究では、出生前後の腎臓での遺伝子発現変化を網羅的に調べたところ、細胞外マトリクスやアポトーシスに関わる遺伝子の変化が顕著であった。またこうした遺伝子の発現変化はDNAのメチル化などのいわゆるエピジェノミックな制御によることが知られており、妊娠期低タンパク質摂取による子のDNAメチル化の変化を網羅的に調べたところ、プロスタグランジンE2受容体遺伝子領域などに変化が認められた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】基礎獣医学・基礎畜産学

【研究領域課題番号】23658237 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピジェネティクス / 化学物質 / 後世代影響 / メチル化 / 生殖細胞 / 進化 / 肝臓 / 薬物代謝酵素

【研究成果の概要】

ダイオキシン（TCDD）曝露させ雄産仔を正常な雌に交配させ生まれた雄のエピゲノムを比較したが、どの組織でもCyp1a1プロモーター領域（転写開始点-500）CpGのメチル化頻度は対照群とほぼ同じであった。このことから後世代影響を示唆するデータは得られないと判断された。次にHep1c1c7細胞で低メチル化を検討したが、Cyp1a1 CpGは全くメチル化されていなかった。そこで、C57BL/6J F1の肝臓低メチル化に焦点を当てた。TCDDによる低メチル化は出生3日で生じ始め、ChIPアッセイによりDNAメチル化転移酵素3種のうちDnmt1とDnmt3bの結合がTCDDで低下することがわかった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】23310044 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピジェネティクス / 化学物質 / DOHaD / 環境汚染物質 / ダイオキシン / メチル化 / 発がん / P450

【研究成果の概要】

胎児期の環境要因がエピゲノム変化を引き起こし、成熟後も記憶されるというDOHaDの分子機構解明を、網羅的メチル化解析法（MSD-AFLP法）開発とともに実施した。妊娠マウスにTCDDを投与すると肝臓のCyp1a1プロモーターが生後3日目から低メチル化し、成熟後まで維持される。ChIPアッセイよるDnmt3b解離という所見を捉えたため受動的脱メチル化を想定した。一方、この記憶が成熟個体でも起きうるか検討したところ、10週齢個体肝臓においてもTCDD投与後24時間という早い時点から低メチル化が起きることが判明し、能動的脱メチル化である可能性が出てきた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】23790775 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

肝臓学 / 肝臓癌 / エピジェネティクス / 肝癌 / メチル化

【研究成果の概要】

肝癌進展に伴う分子生物学的異常解明を目的として、結節内結節肝癌の統合的ゲノム・エピゲノム解析を行った。DNAメチル化異常の多くはOuterNoduleの段階ですでに獲得していたが、染色体コピー数変化はOuterNoduleからInnerNoduleへと進展する過程で加わっていた。一部の症例では、染色体コピー数の変化が少なく、DNAメチル化の変化が数多く見られた。以上より、ゲノム異常とエピゲノム異常が段階的に加わることで悪性化が進んでいる可能性が考えられた。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】血液内科学

【研究領域課題番号】23659485 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

好中球 / ATL / エピジェネティクス / メチル化 / 遺伝子発現 / DNAメチル化

【研究成果の概要】

HTLV-1感染細胞が成人T細胞白血病・リンパ腫の腫瘍細胞へ多段階のステップを経て進展して行く過程を細胞表面のCD7、および癌抑制遺伝子産物であるCADM1の発現量の変化で解析できることを明らかにし、遺伝子のメチル化の網羅的解析の結果、この過程の変化は遺伝子のメチル化によって制御されていることが示唆された。腫瘍化の中間段階の細胞は無症候性キャリアの段階からすでに出現していた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】発がん

【研究領域課題番号】22700867 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

UHRF1 / JMJD6 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / 水酸化 / ヒドロキシリジン / 水酸化リジン / 転写制御 / メチル化 / アセチル化

【研究成果の概要】

私達はヌクレオソーム近傍で機能するUHRF1タンパク質複合体に水酸化酵素JMJD6が含まれている事を発見し、試験管内でJMJD6がヒストンタンパク質中のリジン残基を水酸化することを見出した。さらにJmjd6野生型マウス胚から精製したヒストンに水酸化リジンが含まれ、ノックアウトマウス胚からのヒストンには含まれないことから、生体内でJmjd6がヒストンのリジン残基水酸化の責任酵素であることを明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】22591866 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

婦人科腫瘍学 / 子宮体癌 / CHFR / miR-34b / タキサン製剤 / パクリタキセル / miRNA / メチル化 / エピジェネティック / siRNA

【研究成果の概要】

子宮体癌において、CHFR 遺伝子はエピジェネティックに制御されていることが明らかとなった。さらに、CHFR のメチル化とタキサン製剤の感受性には関連が認められた。 また、miRNA もエピジェネティックに制御されており、子宮体癌においては miR-34b が重要と考えられた。miR-34b の導入により、パクリタキセルの感受性を特異的に増強することが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】脳神経外科学

【研究領域課題番号】20659225 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

癌幹細胞 / グリオーマ / 神経幹細胞 / メチル化 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

幹細胞研究の進展に伴って、脳腫瘍幹細胞(brain cancer stem cell ; BCSC)の存在が証明され、抗癌剤や放射線治療に抵抗性の細胞であるため、重要な治療標的として解析が急速に進められている。しかし、現在まで確立されたBCSC分離・精製法がないため、BCSCの分子制御機構の詳細は不明であり、またBCSC特異分子の発見には至っていない。そこで、第一に様々なグリオーマ組織からBCSCを分離してその性状解析を行った。その結果、グリオーマ腫瘍検体から、長期培養可能なBCSC細胞株を3種類樹立することに成功し、in vitroでのスフェア形成能、自己増殖能、および多分化能を有すること、さらに免疫不全マウス脳内に細胞移植後の腫瘍形成能を検証した。つぎに、メチル化感受性制限酵素を用いたRLGS(Restriction Landmark Genomic Scanning)解析により同定されたHOXD9遺伝子が、グリオーマにおいてプロモーター領域が高頻度にメチル化されていることを検証した。また発現解析の結果、HOXD9遺伝子は正常脳組織や正常神経幹細胞おいてほとんど発現が見られず、一方BCSCにおいて高発現していた。さらに、HOXD9遺伝子の機能解析を行った結果、HOXD9はBCSCの増殖に関与し、siRNAを用いて遺伝子発現をノックダウンすることによりBCSCを細胞死へ誘導することが明らかになった。現在、HOXD9遺伝子の発現選択性(正常脳組織で発現せずBCSCで高発現していること)を利用して、HOXD9遺伝子プロモーターを組み込んだ蛍光遺伝子発現ベクターユニットを作成中であり、今後は、このベクターを利用した新たなBCSCの精製法の開発、新規BCSC抗原の同定を進める予定であり、BCSCを標的とした治療法の開発を目指す。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)

【研究分野】精神神経科学

【研究領域課題番号】13307027 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

精神疾患 / メチル化機構 / 一卵性双生児不一致例 / 統合失調症 / メチルシトシン総量 / 双極性障害 / XBP1 / 自閉症 / メチル化 / 組織特異性 / FRGP / ゲノム差異 / 遺伝子発現 / 一卵性双生児 / 成因 / エピジェネティックス / メチレーション / ゲノム解析

【研究成果の概要】

1.統合失調症とメチル化
(1)総メチルシトシン含量:統合失調症患者と健常対照者各200人の白血球DNAをHPLCで測定した。有意な性差(男>女)を認め、男性患者は健常男性よりも有意に低値であり、若年者では顕著であった。
(2)盤及び成人末梢白血球DNAで調べた。プロモーター周辺にCpG islandを持つ遺伝子は全組織で非メチル化状態、CpG islandを持たない遺伝子は組織間で顕著なメチル化状態の差異を示した。また、個体間相異も認めた。(Nakamura et al., J Hum Genet,2003;Fuke et al. Ann Hum Genet, in press)
(3)FRGP (Fluorescent Restriction Genomic Profiling)による一卵性双生児のゲノム差異:メチル化感受性のEaglを制限酵素とするFRGPにより、昨年の自閉症に続いて、統合失調症と双極性障害不一致例で、複数のDNAフラグメントの差異を見出し、そこから自閉症2個、他は1個の遺伝子を同定した。
(4)双生児ゲノム差異とメチル化:自閉症の1つの遺伝子は、患者のメチル化が大であった。
以上のごとく、精神疾患成因へのメチル化の関与が強く示唆された。
2.双極性障害感受性遺伝子の発見:リンパ芽球の遺伝子発現をDNAマイクロアレイで解析、2組の一卵性双生児双極性障害不一致例の罹患双生児で共通して低下していた遺伝子群から、双極性障害感受性遺伝子XBP1(日本人双極性障害のオッズ4.6)を同定した。双極性障害ではXBP1を含む小胞体ストレス制御機構が低下していたが、バルプロ酸は正常化した。小胞体ストレス制御機能は気分安定薬開発の新しい標的と考えられた。メチル化を含む不一致原因解明は今後の課題である(Kakiuchi et al., Nature Genetics,2003)。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】52,000千円 (直接経費: 40,000千円、間接経費: 12,000千円)