小児がん「神経芽腫」のがん化機構の一端を解明 －ポリコーム抑制複合体2の寄与を明らかにし、新たな分子標的薬の開発に期待－

29 ^７日

小児 神経芽腫 化機構 一端 解明

－ ム抑制複合体 ₂ 寄与 明 し 新た 分子標的薬 開発 期待－

古屋大学大学院医学系研究科 研究科長 門松 健治 子生物学 坪 庄真 う

研究員 門松 健治 け 教授 研究 小児 一 あ 神経芽腫

立 い 研究 行い 制御 子 一 あ 抑制複合体2 Polycomb repressive complex 2 PRC2 ^{神経芽腫 生 悪性度 大 く関 い 明}

一般的 人 遺伝的要因や環境要因 _UVや 組織幹細胞 細胞増殖 伴う_DNA複

製 遺伝子変異 主 原因 一方 小児 神経芽腫 体 作 生

期 起 化 正常 生 細胞 化 密接 関連 い 考え

説明可能 遺伝子異常 _DNA 点変異 少 く 機構 くわ い い 現状

研究 神経芽腫 _TH-MYCN 用い 組織 化 細胞 選択的

養 新規 細胞 養法 確立 化初期 細胞 捉え 養法 得

化初期 細胞 対象 網羅的 遺伝子 現解析 解析 行い 制御 子 一

あ _PRC2 関 い 初 明 約₅₀₀例 神経芽腫患者

集 遺伝子 現 解析 結果 PRC2 制御 ッ 遺伝子 現 神経

芽腫 悪性度 や患者 予後 著 く相関 わ 研究 神経芽腫

機構 一端 明 _PRC2 ッ 子標的薬 開 期待

研究 科研費 特別研究員奨励費 盤研究 C 挑戦的萌芽研究 日 医療研究開 機構 革新的

医療実用化研究事業 遺伝子変異 子 盤解明 標的探索 科学

技術振興機構 戦略的創造研究推逭事業 CREST 散構造統計学 創出 癌科学 展開 支援 行わ 研究 果 _{2017 8 14}日 ア 癌学会 Cancer Research ^{ン イン速報}

公開

小児 神経芽腫 化機構 一端 解明

－ ム抑制複合体 ₂ 寄与 明 し 新た 分子標的薬 開発 期待－

イン

○ モ 用い 小児 神経芽腫 化初期 細胞 捉えました

○ 化 遺伝子変異 く ノム異常 関わ こ わ ました

○ ノム ン す こ 神経芽腫 治療 可能性 見出しました

1. ^背景

神経芽腫 ₁₀万人中_2.5 ～ ₅人 症 小児 一

1

患者 _{90% 10}歳 満 症 診 断時 中央 齢 ₁₈ヶ 症 齢 高い 患者 予後 悪い いう特徴 あ

1

日 国内

統計 _{2014 162 20}歳 満 患者 録 い

2

中 神経芽腫患者 予後

良い 高 神経芽腫 化学療法や 化治療 免疫療法 治療 適用 場合 5 生

存率 _50% あ 改善 必要 あ

1

生存率 け く 患者 生活 質 向

子標的薬 含 新規治療法開 望 い 現状

人 遺伝的要因や環境要因 _UVや 組織幹細胞 細胞増殖 伴う_DNA複製

遺伝子変異 主 原因 一方 神経芽腫 体 作 生期 起 化

正常 生 細胞 化 密接 関連 い 考え 近 神経芽腫 対象 大規模

解析研究 行わ

3 ₂₄₀

例 高 神経芽腫 ₁₈ヶ 以 ₄ 対象 異

常 調 結果 遺伝子 ベ 点変異や挿入 失 割合 く _MYCN 遺伝子増幅 含 染色体 ベ

増幅 失 確

3

異常 明 説明

可能 遺伝子異常 _DNA 点変異 少 く 詳細 機構 わ い

機構 解明 礎医学 展 新 子標的薬 探索 直結 思わ 研究

神経芽腫 _TH-MYCN

4

注₁ 用い い 神経芽腫 始 う 子機

構 関 い 調

2. 研究成果

研究 実験対象 _TH-MYCN 交感神経節 前駆細胞 遺伝子 あ _MYCN 現 神 経芽腫 症

4 _MYCN

現 化 時期や 化 関わ 子機

構 わ い 化 少数 細胞 増殖 化初期 く少

数 細胞 対象 網羅的 遺伝子 現解析 注₂ 技術的 い いう問題 あ 問題

点 解消 細胞増殖能 獲得 化 神経芽腫細胞 ア 呼 球状 細胞塊

養 新 い 養法 確立 図₁ 注₃ 養法 利用 化 起 時期

機構 解明 挑

図 ₁ 新規培養法 未分化 神経芽腫細胞 ア 形成す

化 時期 明 _{MYCN mRNA} 現 ン in situ hybridization^法 注₄ 調 胎生期_13.5日 生後₀日 ₂逬齢 組織 調 結果 胎生期_13.5日 い く僅 細胞 MYCN mRNA 現 現細胞 生後0日 2逬齢 増え いく

わ 図₂ 時期 組織 出 細胞 ア 養 行 結果 約_50% 胎

生期_13.5日 細胞増殖能 獲得 形質転換 細胞 養 細胞 皮

神経芽腫 形 確 注₅ 一連 実験 化 早く 胎生期_13.5日

い 結論付け

図 _{2 MYCN}遺伝子 早く も胎生期_13.5日 発現し い

化 機構 詳細 調 化 早期 ア細胞 対象 イ ア イ解析

行い 遺伝子 現 網羅的 解析 注₂ 具体的 _TH-MYCN 来 化 ア細胞

生型 来 正常 ア細胞 け 遺伝子 現 比較 解析 結果 神経芽腫

関 報告 い 制御 子 一 あ 抑制複合体 _{2 PRC2} 遺伝子 現 差 大 く影響 い 明 注_{6 PRC2 Ezh2 Eed Suz12} 含

ン 質複合体 あ ン ン 質 修飾 ンH3 ン残 27番目 化

H3K27me3 ^{呼ぶ ッ 遺伝子群 現 抑制 興味深い} PRC2^構

子 _Ezh2や_{Eed Suz12} 現自体 変化 見 ッ 遺伝子群 現 顕

著 ッ 遺伝子群 領域 _H3K27me3修飾 増 い 図₃

結果 _PRC2 ッ 遺伝子 領域 _H3K27me3修飾 行い ッ 遺伝子 現

抑え い 示 い

図 3 PRC2タ ッ 遺伝子 発現 低 し 左 ノム H3K27me3修飾 増え いた 右

Ezh2 ン 転移酵素 あ PRC2 酵素活性 担 い Ezh2 含 PRC2

細胞 生存 必要 あ う 確 入実験 行い _Ezh2 対 _shRNA 注 ₇

や阻害剤_EPZ-6438 注₈ 用い _Ezh2 機能 阻害 結果 手法 ア細胞 増殖 著

く抑え 図_{4 Ezh2}阻害剤 _PRC2 ッ 遺伝子 現抑制 解除 確

TH-MYCN Ezh2^{阻害剤 投 内 腫瘍増殖 著 く抑え}

図4 結果 神経芽腫細胞 生存 Ezh2 必須 あ 示 い

図 _{4 Ezh2}阻害剤 _TH-MYCN ア 胎生期_13.5日由来 形成 濃度依存的 抑え 左 中央 TH-MYCN ^{内 腫瘍増殖 著しく抑えた 右}

最後 公共 ベ 蓄積 神経芽腫500例 遺伝子 現 用い PRC2 ッ 遺伝

子群 現 悪性度 評価 興味深い _PRC2 ッ 遺伝子群 現 悪性

度 高い神経芽腫 MYCN増幅型 高 4 い 意 予後 良 逆相関

い _PRC2 ッ 遺伝子群 現 ン わ _PRC2 遺伝子 現 制御 神経芽

腫 悪性度 大 く関連 い 明

図 _{5 PRC2}タ ッ 遺伝子 発現 ア _MYCN増幅型 高 ク ₄

神経芽腫 低く 左₃つ 発現 ア 低い 患者 予後も悪い

3. ^{今後 展開}

研究 神経芽腫 生 特 MYCN 化 PRC2 異常 関

い 及び 異常 神経芽腫 悪性度 相関 い 明 う

PRC2 ^{遺伝子 現制御 変化 い わ} PRC2 ^{遺伝子 現制御 右 子 い}

明 い 回 MYCN 引 起 神経芽腫 着目 研究 逭

以外 神経芽腫 機構 い 後 課題 一方 研究 明

PRC2 ^{化 関 や ッ 遺伝子 現 悪性度 相関 いう事実}

新 診断法や 機構 ッ 子標的薬 開 期待 果

4. ^用語説明

注_{1 TH-MYCN}

1997 Weiss ^{作 神経芽腫 ン ニッ 4 外来遺伝子}

MYCN^{遺伝子 中 組 込 い 神経芽腫 遺伝子 あ} MYCN

ン水酸化酵素 Tyrosine hydroxylase, TH ^{交感神経系 細胞特異的 現} 々 系統維持 い 129^+Ter/SvJcl 交感神経節 一 あ 腎臓 間 置 腸間膜

神経節 神経芽腫 症 特徴 生後 生型 神経節 化 完了 交感神経節細

胞 存在 TH-MYCN 神経節 化 増殖性 神経芽腫細胞 存在 図1 細

胞 増殖 繰 返 大 腫瘍 形 最終的 ₁₀逬～₂₀逬齢 け 死亡 当研究室

用い 寄 遺伝子 探索 行

注₂ イク ア イ遺伝子発現解析

数万 遺伝子 や 様々 細胞 現 い 遺伝子 現 網羅的 調 方

法 遺伝子 現解析 最近 イ ッ ン 技術 利用 _RNA ン 主流

い 々 _RNA ン 昔 利用 イ ア イ 用い 遺伝子 現解析

行い イ ア イ解析 各遺伝子 特徴的 _DNA ッ イ 用い

約₆万種類 _DNA 存在 全 遺伝子 検出 出来 研究

ア ン 社製 SurePrint G3 Mouse GE イ ア イ 8x60K 用い 注3 ア培養法

一般的 細胞 養 言え 養皿 細胞 張 付い 状態 行い 養皿 細胞 接着

う 表面 い 正常 細胞 血球系細胞以外 何 接着 い 生存出来

一方 細胞 接着 生存 増殖 いう特徴 あ 足場非依存的 増殖 呼

い 細胞 中 幹細胞 高い足場非依存的増殖能 示 細胞 接着

い状態 養 球状 細胞塊 ア 形 ア 養法 細胞 増殖

能 評価 一 指標 化 細胞 選択的 養 研究 い

要 実験手法 一 い 研究 過去 報告 養方法や 地組 検討

新 い 養法 提案

注4 in situ hybridization法

組織 中 遺伝子 現 調 方法 in situ hybridization^{法 目的遺伝子} mRNA ^対

RNA ^{用い 細胞 目的遺伝子 現 い 調 方法 研究} MYCN^遺

伝子 来 対 特異的 _RNA 作 in situ hybridization^法 MYCN ^現時 期 現細胞 特定

注₅ 皮 腫瘍形成能

細胞 悪性度や 幹細胞 存在 調 細胞 皮 移植 腫瘍形 能 評

価 出来 研究 細胞 悪性度 評価 養 ア細胞 生型

皮 移植 後 皮 腫瘍形 能 評価 胎生期_13.5日 来 ア細胞 出来

腫瘍 病理学的 神経芽腫 あ 確

注₆ ム抑制複合体_{2 PRC2} Polycomb repressive complex 2

制御 様々 子や複合体 関 い PRC2 中 一 的 Ezh2

Eed Suz12 ^いう3 ^{ン 質 複合体 形 他 ン 質や}long non-coding RNA

結合 活性や 置 制御 い _Ezh2 ン 転移酵素

あ _DNA 巻 い ン ン 質_{Histone H3 N 27}番目 ン残 ₃ 修 飾 _H3K27me3修飾 呼 い _PRC2 ッ 遺伝子 領域 _H3K27me3修飾 行

わ 遺伝子 現 抑制 研究 神経芽腫 い PRC2 ッ 遺伝子 現

大 変化 起 い 見出 _PRC2 中 _Ezh2 着目 入実験 行 結果 _Ezh2 神経

芽腫 生存 必須 あ 明

注₇ shRNA (short hairpin RNA)

shRNA ^{子生物学 実験 頻繁 使わ 短い}RNA ^配列 RNA ^{渉 呼} mRNA ^{解 細胞内}

利用 標的遺伝子 対 _shRNA 設計 細胞内 現 _shRNA 結合

標的遺伝子 解 ッ ン 呼ぶ 標的遺伝子 ッ ン 細胞 生

存 影響 出 遺伝子 要 あ いう 確 出来 研究 _Ezh2

生存 及 影響 調 Ezh2 mRNA 対 shRNA 用い ッ ン実験 行い 注_{8 Ezh2}阻害剤 _EPZ-6438

Ezh2 ^{記 説明 ン 転移活性 い 供 体 あ} S-^ア

ニン け ン_H3 ン₂₇番目 移 _Epizyme社 開

EPZ-6438 Ezh2 酵素活性 阻害 質 競合阻害 化合物 いく 対 効果 あ 示 臨床試験 第 _1/2 相 逭 い ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01897571 研究 shRNA 様 Ezh2 機能 生存 影響 及 う 調 EPZ- 6438 ^{用い ア細胞 増殖能 薬剤投 後 遺伝子 現} TH-MYCN ^{投 神経芽腫 増} 殖抑制効果 検証

5. ^参考文献

1. Matthay KK, et al. Neuroblastoma. Nat Rev Dis Primers. 2016 Nov;10;2: 16078. DOI: 10.1038/nrdp.2016.78.

2. ^{国立 研究セン 対策情報セン 診療連携拠点病院院内 録全国集計} 2014

全国集計報告書 _{28 9}

ン http://ganjoho.jp/reg_stat/statistics/brochure/hosp_c_registry.html

3. Pugh TJ, Morozova O, et al. The genetic landscape of high-risk neuroblastoma. Nat Genet. 2013 Mar;45(3): 279-84. DOI: 10.1038/ng.2529.

4. Weiss WA, et al. Targeted expression of MYCN causes neuroblastoma in transgenic mice. EMBO J. 1997 Jun 2;16(11): 2985-95.

6. 発表雑誌

4 Division of Epigenomics, National Cancer Center Research Institute, Tokyo, Japan

PRC2-mediated transcriptomic alterations at the embryonic stage govern tumorigenesis and clinical outcome in MYCN-driven neuroblastoma, Cancer Research

DOI: https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-16-3144

English ver.

https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_E/research/pdf/Cancer_R_20170907en.pdf

Shoma Tsubota¹, Satoshi Kishida¹, Teppei Shimamura², Miki Ohira³, Satoshi Yamashita⁴, Dongliang Cao¹, Shinichi Kiyonari¹, Toshikazu Ushijima⁴, Kenji Kadomatsu¹

1 Department of Biochemistry, Nagoya University Graduate School of Medicine, Nagoya, Japan.

2 Division of Systems Biology, Nagoya University Graduate School of Medicine, Nagoya, Japan.

3 Research Institute for Clinical Oncology, Saitama Cancer Center, Saitama, Japan