研究者詳細 - 鈴木　拓

共同研究・競争的資金等の研究課題 - 鈴木　拓

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ジアシルグリセロールキナーゼが関与するがん進行機構の探索

基盤研究(C)

研究期間:

2022年04月

2025年03月

甲斐正広, 鈴木拓

肝芽腫発生モデルを利用したエピゲノム異常がもたらす抗がん剤耐性機序の解明

基盤研究(C)

研究期間:

2022年04月

2025年03月

本多昌平, 北河徳彦, 鈴木拓, 田中祐吉

DOT1L阻害によるインターフェロン応答の機序解明とがん免疫療法への応用

基盤研究(B)

研究期間:

2022年04月

2025年03月

鈴木拓, 仲瀬裕志, 新沼猛, 北嶋洋志

胃がん関連長鎖non-coding RNAによるストレス顆粒と発がん機構の解析

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

2024年03月

北嶋洋志, 鈴木拓

申請者らは先行実験により慢性胃炎および胃がんで発現が亢進する長鎖non-coding RNA (lncRNA) TM4SF1AS1がストレス顆粒の形成促進とアポトーシスの抑制に関与することを明らかにしたが、その詳細なメカニズムは不明である。本研究はその分子機構を明らかにすることを目的としている。 TM4SF1AS1の詳細な細胞内の局在情報を得るために、MS2タグを付加したTM4SF1AS1のTet-on遺伝子発現誘導系胃がん細胞株を樹立し、免疫蛍光染色を行った。ストレス顆粒マーカーであるTIA-1、G3BP1やG3BP2と共にTM4SF1AS1がその過剰発現によって形成された顆粒様構造に局在することが示された。また、TM4SF1AS1との相互作用が見られたRACK1は、MTK1の活性化からp38/JNKを介したアポトーシスを引き起こすが、ストレス顆粒はRACK1を顆粒内に隔離しアポトーシスを抑制することが知られる。TM4SF1AS1の過剰発現により形成されたストレス顆粒にRACK1が局在したことから、がん細胞におけるTM4SF1AS1によるストレス顆粒の機能として、生存に不利に働くタンパク質や転写産物を隔離しその機能の阻害や翻訳を抑制することが考えられた。そこでTM4SF1AS1と相互作用し翻訳抑制を受ける可能性のあるRNA分子の探索を、ChIRP RNA-seqにより試みた。結果585個の候補が得られ、その三分の一がmRNAに該当した。Gene Ontology解析を行った結果、アポトーシスに関連するmRNAがエンリッチしていた。一部のアポトーシス関連mRNAがTM4SF1AS1の標的となり翻訳抑制を受ける可能性があると考えられることから、さらなる解析を進める。

がん細胞のインターフェロンシグナルを制御する長鎖noncoding RNAの解析

基盤研究(C)

研究期間:

2021年04月

2024年03月

新沼猛, 鈴木拓

消化器癌におけるDLEU1の機能解析を行うために大腸癌細胞株RKO、HCT116、DLD1、SW480を用いてDLEU1をノックダウンし細胞増殖に与える影響についてCCK-8を用いたcell viability assayを行った。大腸癌についてはいずれの細胞株においてもDLEU1のノックダウンは細胞増殖を抑制した。DLEU1のノックダウンがIFNシグナルに与える影響を調べるためにDLD1、SW480においてIFITM1、IFITM3の発現をRT-qPCRにて解析したところ、口腔扁平上皮癌と異なり、これらのISGｓは発現が不変～上昇傾向であった。HCT116においてはDLEU1のノックダウンによりIFITM1は発現低下、IFITM3は発現上昇、RKOにおいてはIFITM1は発現低下が認められた。DLD1、SW480ではIFITM1、IFITM3ともDLEU1のノックダウンにより発現が上昇傾向であった。さらに他の消化器癌においてDLEU1の機能を解析するために食道癌細胞株であるTE5、TE9、TE15を用いてDLEU1をノックダウンし、細胞増殖に与える影響についてcell viability assayを行った。異なるsiRNAを用いて解析したが、食道癌においてはDLEU1のノックダウンにより増殖の亢進、抑制いずれも起こり一定の傾向が認められなかった。ISGｓに与える影響についてもRT-qPCRによりIFITM3、IFITM1の発現も解析したが、発現の上昇・低下いずれも認められ一定の傾向を示さなかった。TE-5においてはIFITM1、IFITM3は発現が低下傾向であったが、TE-9においてはIFITM3は発現が上昇、TE-15はIFITM1の発現が低下傾向であった。

表在性非乳頭部十二指腸腫瘍の発癌機構の解明と、進展を予測する内視鏡診断体系の確立

基盤研究(C)

研究期間:

2019年04月

2022年03月

澤田武, 八尾隆史, 鈴木拓, 佐々木泰史

十二指腸癌は希少癌であり、発癌の分子機構も未解明である。その解明のため、前癌病変である非乳頭部十二指腸腺腫・粘膜内癌について、ゲノム・エピゲノムの統合解析を行った。粘液形質発現によって胃型腫瘍と小腸型腫瘍に分類すると、両者は臨床病理学的、分子学的に異なっており、独立した2つの発癌経路の存在が示唆された。また、小腸型腺腫・粘膜内癌におけるAPC変異の頻度は57%と高く、従来小腸癌で報告された頻度より高かった。よって、小腸型形質をもつ十二指腸発癌において腺腫の一部しか進行癌に進展しない、つまりadenoma-carcinoma sequenceによる多段階発癌の関与は限定的であることが示唆された。

ヒストンメチル化酵素DOT1L阻害による新たな抗腫瘍メカニズムの解明

基盤研究(B)

研究期間:

2019年04月

2022年03月

鈴木拓, 高澤啓, 仲瀬裕志

我々はヒストンH3リジン79メチル化酵素DOT1Lの阻害が、多発性骨髄腫細胞においてMYCやIRF4などを抑制することで、抗腫瘍効果を示すことを報告した。DOT1Lは様々な固形がんにおいても高発現し、発がんに関与することが明らかにされつつあるが、その役割については不明な点が多い。本研究ではDOT1L阻害の抗腫瘍メカニズムを明らかにし、臨床応用につなげることを目的とした。各種固形がん細胞に対するDOT1L阻害の抗腫瘍効果を検証した結果、乳がん細胞に対する増殖抑制効果を見出した。さらにDOT1L阻害が、ERやMYCシグナルを抑制し、かつインターフェロンシグナルを活性化することを明らかにした。

化学療法抵抗性を有する転移性膀胱癌に対するエピジェネティックス治療確立

基盤研究(C)

研究期間:

2019年04月

2022年03月

西山直隆, 金井弥栄, 北村寛, 鈴木拓

クロマチンアクセシビリティはAcceSssIbleアッセイにより解析を行い、CDDP／GEM抵抗性細胞株では親株と比較して、ヒストン修飾を受けている領域がことなることが明らかとなった。薬剤の抵抗性にはヒストン修飾によるクロマチン構造の変化が寄与していることが明らかとなった。網羅的DNAメチル化解析では、耐性化はある特定の部位の遺伝子変化ではなく、ゲノム網羅的なDNAメチル化の変化およびヒストン修飾による構造変化の両方が寄与していることが判明した。in vivoでの研究では、低用量の5-aza-CdRでは、CDDPを投与することで相乗効果を認め、耐性株においても増殖抑制効果を認めた。

肝細胞癌との共通メカニズムに基づく肝芽腫の新規分子診断・治療開発

基盤研究(C)

研究期間:

2018年04月

2023年03月

本多昌平, 北河徳彦, 鈴木拓, 荒桃子, 田中祐吉, 宮城久之

【研究の目的】肝芽腫は稀少癌であり解析対象とする検体を十分に得られないことから、これまでの肝芽腫研究を更に発展させるために症例数の多いHCC/stemlike subtypeを新たに解析対象に加え、肝発生過程からの逸脱と正常肝細胞からの脱分化に働く共通分子メカニズムに着目し、①DNAメチル化・miRNA発現異常に基づく分子診断による個別化治療の確立、および②miRNA発現制御による肝芽腫の進展抑制を目標とした新規治療法の開発を今後の肝芽腫研究の目標としている。【研究の成果】 1.進行肝芽腫およびHCC/stemlike subtypeに共通する分子メカニズムの同定当施設において切除されたHCCの中からMoc-31,AFP,CK19免疫染色によりstemlike subtype症例として4症例を抽出し、それぞれの腫瘍部・正常肝部から選別して抽出したRNAを用いてGeneChip® miRNA4.0 ArrayによるmiRNA発現プロファイリングを施行した。14q32領域クラスター遺伝子の有意な発現上昇は認められず、進行肝芽腫において認められた現象とは異なる結果であった(2020年)。 2.validation cohortを用いた新規予後予測パネルの作成日本小児肝がんスタディーグループより供与された肝芽腫60症例に対し7つの遺伝子につき、バイサルファイトパイロシークエンシング解析によるメチル化解析をおこなった。test setと統合した解析において、メチル化遺伝子が3個以上であることが独立した予後不良因子として同定された。現在使用されているCHICリスク分類に新たにメチル化率に基づく予後予測因子を追加することで、有意にリスク層別化の精度が向上したことを見出し、現在論文投稿中である。

ヒト中枢神経系におけるGlymphatic systemの機能解明

基盤研究(C)

研究期間:

2018年04月

2022年03月

秋山幸功, 鈴木拓, 堀尾嘉幸, 鰐渕昌彦, 三上毅, 三國信啓

エピゲノム制御に基づく炎症性腸疾患個別化医療の開発

基盤研究(B)

研究期間:

2018年04月

2021年03月

仲瀬裕志, 青井貴之, 鈴木拓

発症機序が腸管上皮機能障害によるところが大きいと考えられる潰瘍性大腸炎(UC)患者の生検組織を用いてオルガノイド作製を行った。UC患者腸管上皮細胞からのオルガノイド樹立は確立し、腸管オルガノイドからiPS化、その細胞を腸管上皮に分化させることに成功した。UC患者のオルガノイドおよびiPS化後に分化した腸管上皮細胞からDNAを抽出して、エピゲノム変化を網羅的に解析した。その結果から、腸管上皮細胞の分化制御に関する転写因子にエピゲノム変化が認められていることが明らかとなった。

大腸癌進展に関与するエピゲノムおよびlncRNAの同定と診断・治療への応用

基盤研究(C)

研究期間:

2018年04月

2021年03月

新沼猛, 鈴木拓

本研究においてはTCGAデータなどのデータベースを用いて、消化管癌の正常と腫瘍部におけるlncRNAの発現比較を行った。様々な抽出方法により数個のlncRNAに着目し解析を行った。特にlncXにおける解析においては、そのノックダウンが腫瘍細胞のアポトーシスを誘導する事や遺伝子発現マイクロアレイ解析やqRT-PCR解析、ウエスタンブロット法により細胞周期関連遺伝子群の発現が低下することが明らかとなった。細胞周期遺伝子群の発現を制御するCDEドメインを用いたレポーターアッセイからはlncXがDREAM complexによる発現抑制ではなく、転写活性化に関連していることが示唆された。

がん関連糖鎖による腫瘍内不均一性構築メカニズムの解明

基盤研究(C)

研究期間:

2016年04月

2019年03月

高宮里奈, 鈴木拓, 大坪和明

sialyl-Tn糖鎖抗原の発現は、ペントースリン酸回路の活性化、2-ヒドロキシグルタル酸の産生の亢進に関与していることを見出した。ゲノム全体のDNAメチル化にはsialyl-Tn糖鎖抗原発現による影響は認められなかったが、細胞内代謝やがんの悪性化に関わる因子の発現に影響が認められた。以上よりがん細胞におけるsialyl-Tn糖鎖の発現は、細胞内代謝をペントースリン酸回路に迂回させることにより変化させ、がんの悪性化に影響を与える機能分子であることが示唆された。

大腸鋸歯状腺腫を前癌病変とする新たな大腸発癌経路の同定と発癌メカニズムの解明

基盤研究(C)

研究期間:

2016年04月

2019年03月

澤田武, 山本英一郎, 鈴木拓

新たな大腸発癌経路の同定と分子機構の解明のため、その前癌病変と考えられている大腸鋸歯状腺腫（TSA）を含む大腸鋸歯状病変を対象として、主としてWntシグナル経路に属する遺伝子変異解析、およびメチル化解析を行った。無茎性鋸歯状腺腫（SSA）と比較し、TSAではWntシグナル関連分子の遺伝子変異とSMOC1遺伝子メチル化が高頻度にみられ、SSAとは異なるTSA独自の発癌経路の存在が示された。

消化管がん進展過程におけるエピゲノム異常とnoncodingRNA発現の統合解析

若手研究(B)

研究期間:

2016年04月

2018年03月

新沼猛, 鈴木拓

消化管がん転移に寄与するlncRNAをTCGAの大腸がんの遺伝子発現データであるCOADREAD exonexpressionを用いて抽出した。正常大腸より発現が高く、リンパ節転移陽性群で転移陰性群より発現が高いlncRNAから21遺伝子を解析の対象とした。選択したlncRNAの発現を大腸がん細胞で検討し、大腸がんで正常より発現が上昇しているlncRNAとしてDUXAP8, DUXAP10を抽出した。DUXAP10をノックダウンは細胞増殖を有意に抑制し、スクラッチアッセイでは遊走能の抑制が認められた。以上よりDUXAP10は大腸癌において増殖、遊走能に関与するlncRNAと考えられた。

膀胱癌におけるＧＣ療法抵抗性に関わる分子機構の解明

若手研究(B)

研究期間:

2016年04月

2018年03月

進藤哲哉, 鈴木拓, 舛森直哉

本研究では膀胱癌におけるシスプラチン(CDDP)耐性化機構を検証する目的で、CDDP耐性膀胱癌細胞株を樹立し、耐性化獲得にマイクロRNA200bが関与していることに着目し、マイクロRNA200bをCDDP耐性株であるT24RCに過剰発現させることにより感受性が回復することを確認した。耐性株T24RCにおいてはマイクロRNA200b遺伝子のCpGメチル化が亢進しており、脱メチル化剤である5-aza-2'-deoxycytidineによりマイクロRNA200b発現が回復すること、また、同薬とCDDPの併用によりT24RCにおいて相乗的な増殖抑制効果が得られることを確認した。

先進ゲノム解析研究推進プラットフォーム

新学術領域研究（研究領域提案型）『学術研究支援基盤形成』

研究期間:

2016年

2021年

小原雄治, 加藤和人, 川嶋実苗, 豊田敦, 鈴木穣, 三井純, 林哲也, 時野隆至, 黒川顕, 中村保一, 野口英樹, 岩崎渉, 森下真一, 浅井潔, 笠原雅弘, 伊藤武彦, 山田拓司, 久原哲, 高橋弘喜, 榊原康文, 浜田道昭, 高木利久, 瀬々潤, 小椋義俊, 位田隆一, 山縣然太朗, 増井徹, 武藤香織, 児玉聡, 瀬戸山晃一, 小門穂, 大橋範子, 藤山秋佐夫, 井ノ上逸朗, 中岡博史, 菅野純夫, 辻省次, 後藤恭宏, 中村佳司, 小椋義俊, 奥野未来, 仲瀬裕志, 佐々木泰史, 井戸川雅史, 丹下正一朗, 森宙史, 小笠原理, 谷澤靖洋, 近藤伸二, 木立尚孝, 梶谷嶺, 田代康介, フリスマーティン, 平川英樹, 鈴木拓, 能正勝彦, 甲斐正広

科研費採択課題を対象に毎年支援公募を行い、新規ゲノム解読、変異解析、エピゲノム解析、RNA解析、メタゲノム解析、1細胞解析など最先端のゲノム解析技術を支援した。総数1,988の応募があり912が支援課題となった。生命科学のほぼすべての分野をカバーし、理工系や環境系などにも広がった。成果論文も順調に増え、生物学から農学、医学、薬学、基礎から応用まで多様な分野の高いレベルの論文を含めこれまでに556報が発表された。また、支援のために新たな解析ソフトウェアを開発するなど、支援を通してゲノム解析技術を更に向上させる好循環ができ、わが国における生命科学研究推進にとって効果的で必須の仕組みになった。

de novo大腸発がんの分子機構解明と解析モデルの構築

基盤研究(B)

研究期間:

2015年04月

2018年03月

鈴木拓, 山本英一郎, 甲斐正広, 丸山玲緒

古典的なadenoma-carcinomaシークエンス以外の大腸発がん経路について不明な点が多い。本研究では、表面型大腸腫瘍や側方進展型腫瘍、鋸歯状腺腫における分子異常に着目した。数百例の大腸早期病変の内視鏡所見・病理所見・分子異常を統合的に解析し、新規大腸がん関連遺伝子としてNTSR1、DGKG、SMOC1、ZNF582-AS1を同定した。NTSR1のメチル化は大腸腫瘍の側方進展に相関し、SMOC1は鋸歯状腺腫の新たな診断マーカーとなりうることを示した。大腸腫瘍の分子異常は内視鏡や病理所見と相関し、大腸腫瘍表面構造の不均一性は、分子異常および大腸がんリスクを反映することを明らかにした。

統合的ゲノム・エピゲノム解析による大腸低分化腺癌の分子病態と診断・治療法の開発

若手研究(B)

研究期間:

2015年04月

2017年03月

青木敬則, 鈴木拓, 山本英一郎, 山野泰穂, 菅井有

大腸内視鏡治療または外科手術にて切除した大腸腫瘍組織から、高・中分化線癌と低分化腺癌の組織を採取しDNAおよびRNAを抽出した。抽出したRNAを用いてRNAシークエンスを行い、早期大腸低分化腺癌において発現している遺伝子を複数同定した。また、上記で採取した大腸腫瘍を用いて、Infinium HumanMethylation450ビーズアレイによるDNAメチル化解析を行った。その結果、大腸鋸歯状病変の1つである鋸歯状腺腫で高率にメチル化している遺伝子Aを同定した。多数の大腸腫瘍によるパイロシークエンス法でのメチル化解析においても、遺伝子Aのメチル化レベルは鋸歯状腺腫において高かった。

超高感度エピゲノム検出による尿路上皮がん診断法の開発

挑戦的萌芽研究

研究期間:

2015年04月

2017年03月

鈴木拓, 舛森直哉

膀胱がんにおいてDNAメチル化異常は代表的なエピジェネティック異常である。筋層非浸潤性膀胱がんは再発率が高く、非侵襲的な再発診断マーカーの開発が求められている。本研究ではmiRNA遺伝子のDNAメチル化を尿中から高感度に検出する手法を開発し、膀胱がん再発診断に有用であることを明らかにした。経尿道的膀胱切除を受けた後、フォローアップ中の膀胱がん症例より自排尿を採取し、miRNA遺伝子CpGアイランドのメチル化を解析した。尿検体採取日に判明した膀胱内再発およびその後の再発と、尿中DNAメチル化を比較した結果、膀胱がん再発検出および再発予測の両方に有用なマーカーとなりうる事を明らかにした。

全エクソンシークエンスによる大腸癌の染色体不安定性の原因となる新規遺伝子の同定

基盤研究(C)

研究期間:

2013年04月

2017年03月

澤田武, 山野泰穂, 菅井有, 野島正寛, 鈴木拓, 山本英一郎

検体の確保の問題、費用の問題から研究対象を変更し、特定の大腸前癌病変（鋸歯状病変）において、遺伝子メチル化の解析と、臨床病理学的因子との関連の検討を行った。結果、遺伝子メチル化の多寡と腫瘍の局在に強い関連があることを見出した。それにより、S状結腸より近位に存在する鋸歯状病変は発癌可能性が高いため、治療が望ましいことが明らかとなった。さらに、病変の背景粘膜において、部位ごとの遺伝子メチル化の差がないことを見出し、鋸歯状病変には領域がん化（field cancerization）の関与が乏しいことを確認した。

てんかん症例のバルプロン酸誘導多嚢胞性卵巣症候群のエピジェネティクス研究

基盤研究(C)

研究期間:

2013年04月

2017年03月

遠藤俊明, 鈴木拓

本研究では、てんかん合併女性においては、抗てんかん薬でかつHistone の脱アセチル化阻害剤でもあるVPAを幼小児期から投与された場合、卵巣形態はPCOSになっていた。また胎児期にVPAに暴露されたラットの場合も同様の卵巣形態だった。インスリン抵抗性を合併するZucker fa/faラットの卵巣がDNAのmethylationが報告されているが、そのPCO形態がPioglitazone投与で改善した。また胎児期にアンドロゲンに暴露された場合、生まれてからのDNAのhypermethylationが起こっていることが報告されているが、今回の研究では雌仔の卵巣がPCO形態だった。

機能的アッセイによる悪性黒色腫の腫瘍関連遺伝子の同定と解析

基盤研究(C)

研究期間:

2013年04月

2016年03月

山下利春, 鈴木拓, 肥田時征

DNA脱メチル化剤5-aza-dC存在下でIFN-βによるアポトーシスが誘導されるメラノーマ細胞株を用いて, 細胞死に関係するmiRNAを網羅的に解析した。発現抑制と上流配列のメチル化を認めた6種類のmiRANAを同定した。そのうちmiR-596は20株のメラノーマ細胞において上流配列に高度メチル化を認め, miR-596前駆体の導入によりメラノーマ細胞の増殖が抑制された。5-aza-dC + IFN-βによるメラノーマ細胞の増殖抑制はmiR-596が関与することが示唆された。外科切除したメラノーマ検体は色素性母斑に比べてmir-598のメチル化レベルが高かった。

大規模エピゲノム解析に基づく革新的消化器癌診断法の開発

基盤研究(A)

研究期間:

2011年04月

2014年03月

今井浩三, 鈴木拓, 谷口博昭

大腸癌細胞のエピゲノムおよびトランスクリプトームを解析することで、エピジェネティックに不活化されたマイクロRNA遺伝子を同定した。大腸前癌病変および早期癌のエピゲノム・ゲノム解析を行うことで、早期発見マーカー候補となりうるDNAメチル化異常を同定した。さらに大腸癌前癌病変における内視鏡所見、病理所見、DNAメチル化異常の間の新たな相関を明らかにした。また胃癌背景胃粘膜におけるエピゲノム解析から、胃癌リスクマーカー候補となるDNAメチル化異常を同定した。原発性肝癌におけるエピゲノム異常解析から、新たな癌特異的DNAメチル化異常を複数同定した。

大腸癌幹細胞の性質を規定するエピゲノムおよび機能性ＲＮＡの解明

基盤研究(C)

研究期間:

2011年

2013年

鈴木拓

大腸癌細胞のエピゲノムおよびmicroRNA発現を解析することで、大腸癌においてエピジェネティックに不活化されたmicroRNA遺伝子を複数同定した。大腸癌幹細胞性質にDNAメチル化酵素1型（DNMT1）が必要であることを明らかにし、さらにcancer initiating cellにおいて発現が変化するmicroRNAを複数同定した。大腸発癌過程におけるゲノム・エピゲノム変化を解析することで、発癌早期における分子異常を明らかにした。また前癌病変のDNAメチル化と内視鏡所見を統合解析することで、CpGアイランドメチル化形質（CIMP）陽性前癌病変の診断に有用な形態変化を明らかにした。

消化管癌におけるマイクロRNAおよびエピゲノム異常の解析とその臨床応用

基盤研究(B)

研究期間:

2011年

2013年

篠村恭久, 能正勝彦, 山本博幸, 鈴木拓

ノンコーディングRNAの一つであるマイクロRNAの発現異常は多くの癌で報告され、新規バイオマーカーとして有望であると報告されている。我々は内視鏡切除された早期胃癌患者の非癌部の胃粘膜における microRNA-34b/c(miR-34b/c)遺伝子のメチル化レベルが癌の異時性発生リスクを予測する有望なバイオマーカーとなる可能性を明らかにした。また我々は大腸癌症例においてもマイクロRNAアレイによって同定されたBRAF遺伝子変異と有意な相関を示すmicroRNA-31(miR-31)の同定に成功した。miR-31が大腸癌の不良な予後とも相関し、大腸癌細胞株を用いた機能解析ではmiR-31はRAF の活性化を制御することや標的治療のターゲットとなる可能性についても明らかにした。またこのmiR-31はEGFR下流シグナルを制御する可能性があるため、抗EGFR抗体薬投与例を対象に効果予測マーカーとしての有用性についても検討した。その結果、miR-31高発現群では無増悪生存期間が有意に短いことが明らかとなったことからmiR-31が大腸癌の分子診断・標的治療の有望なバイオマーカーとなる可能性を示唆している。このように消化器癌を対象としたマイクロ RNA やエピゲノムの解析は新たな治療戦略として有望と考えられる。

消化管癌の間質エピゲノムからアプローチする癌幹細胞ニッチの病態解明

挑戦的萌芽研究

研究期間:

2011年

2012年

篠村恭久, 鈴木拓

消化管癌の癌細胞・背景粘膜・間質におけるエピゲノム異常を解析するため、網羅的DNAメチル化解析を行った。Methylated CpG islandAmplification (MCA)マイクロアレイ法およびバイサルファイト・パイロシークエンス法による解析の結果、胃癌細胞のみならず間質細胞において、SFRP1やmiR-34b/cなど癌関連遺伝子のメチル化を検出した。さらに胃癌および背景粘膜の網羅的DNAメチル化解析から、RASGRF1遺伝子のメチル化を同定し、胃粘膜におけるRASGRF1メチル化が胃癌リスクマーカーとなりうることを明らかにした。

がん研究分野の特性等を踏まえた支援活動

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究期間:

2010年04月

2016年03月

今井浩三, 中村祐輔, 井上純一郎, 中村卓郎, 石川冬木, 山村研一, 荒木喜美, 八尾良司, 高野洋志, 高倉彰, 加藤秀樹, 中潟直己, 豊國伸哉, 鰐渕英機, 小川勝洋, 三森国敏, 山田泰広, 渋谷淳, 今井田克己, 二口充, 神田浩明, 田中英夫, 若井建志, 三上春夫, 鈴木貞夫, 三浦克之, 渡邊能行, 有澤孝吉, 田中恵太郎, 嶽崎俊郎, 古庄憲浩, 内藤真理子, 大中佳三, 喜多義邦, 栗木清典, 玉腰暁子, 江口英孝, 久保充明, 浜島信之, 永田知里, 樋野興夫, 田原栄俊, 椙村春彦, 津金昌一郎, 中杤昌弘, 高山哲治, 赤座英之, 高橋悟, 塚本泰司, 内藤誠二, 舛森直哉, 横溝晃, 並木幹夫, 藤本清秀, 藤岡知昭, 堀江重郎, 森満, 森脇久隆, 清水雅仁, 神奈木真理, 石田高司, 松岡雅雄, 山岡昇司, 田中勇悦, 渡邉俊樹, 安井寛, 土屋永寿, 醍醐弥太郎, 宮城洋平, 高橋隆, 矢守隆夫, 清宮啓之, 上原至雅, 吉田稔, 井本正哉, 深澤秀輔, 掛谷秀昭, 旦慎吾, 冨田章弘, 川田学, 長田裕之, 松浦正明, 水上民夫, 馬島哲夫, 牛嶋大, 時野隆至, 鈴木拓, 篠村恭久, 能正勝彦, 宮園浩平, 稲澤譲治, 広田亨, 野田哲生, 鈴木操, 竹田直樹, 柳沼克幸, 杉谷善信, 伊藤秀美, 細野覚代, 岩崎基, 永瀬浩喜, 西夛裕樹, 古野純典, 橋本修二, 山口一成, 高野淳, 寺本晃治, 松田浩一, 田中祐吉, 青木一郎, 長村義之, 中村直哉, 鈴木登, 田尻道彦, 川崎隆, 横瀬智之, 柳澤聖, 平川晃弘, 飯島祥彦, 前佛均, 佐々木泰史, 井戸川雅史, 丸山玲緒, 甲斐正広

がんの克服を目指す研究への支援から始まり、平成26 年度からは広く生命科学研究に携わる研究者も対象として支援を展開した。その結果、総括支援活動では若手研究者の育成ならびに今後研究支援に携わる可能性のある人材を育成し、国際学術交流を展開した。遺伝子改変マウスの供給支援、がん組織をはじめバイオリソースの提供支援等により、多くの世界的・先端的研究が展開された。日本を代表する疫学・ATL 研究では、得られた貴重な試料は11万検体を超え、多くの研究者を支援し貴重な成果を生み出した。化学療法基盤支援、ゲノム・エピゲノム支援は当初の目標を上回る成果を上げた。さらに市民講演会等により国民に支援の重要性を広報した。

消化器癌細胞および癌幹細胞の網羅的エピゲノム解析

若手研究(B)

研究期間:

2009年

2010年

鈴木拓

消化器癌細胞および消化器癌幹細胞に特徴的なエピゲノムパターンを明らかにするため、マイクロアレイおよび次世代シークエンサーを用いて大腸癌細胞における遺伝子発現、miRNA発現およびヒストンメチル化をゲノムワイドに解析した。また、内視鏡切除された大腸癌臨床検体のDNAメチル化およびピストン修飾解析を行った。得られたエピゲノムデータを解析することで、大腸癌においてエピジェネティックに不活化したmicroRNA遺伝子を複数同定した。今回の研究から大腸癌における大規模エピゲノムデータが得られ、それらの情報を癌関連遺伝子やmiRNAの同定に応用できることが示された。

炎症を基盤とした未分化型胃癌のエピジェネティクス解析と発癌リスク予測

基盤研究(B)

研究期間:

2008年

2010年

篠村恭久, 山本博幸, 鈴木拓

本研究では、Helicobacter pyloriにより誘発される胃炎・胃癌におけるDNAメチル化異常を明らかにすることで胃癌リスク予測に応用しうる知見を得た。まず胃癌ハイリスク群では癌関連遺伝子のメチル化のみならず、ゲノム全体のメチル化量に変化があることを明らかにした。また胃癌細胞におけるDNAメチル化の網羅的解析から、新規胃癌関連遺伝子およびmicroRNA遺伝子のメチル化異常を見いだした。これらが胃癌抑制遺伝子候補であること、さらにこれらの遺伝子のメチル化が胃癌リスクマーカーとなり得ることを明らかにした。

新規エピゲノム解析技術の開発と消化器癌の個性診断・個別化治療への応用

基盤研究(B)

研究期間:

2007年

2008年

豊田実, 鈴木拓

消化器癌においてジェネティックな異常に加え、DNAメチル化やヒストン修飾異常などのエピジェネティックな異常が関与する。ゲノム上の多数の遺伝子がエピジェネティックな異常を有すると考えられ、その全貌を明らかにすることは、消化器癌の診断および治療法開発の上で重要である。本研究では、ゲノム網羅的メチル化解析法と多数の検体を定量的に解析する方法の開発を目指す。Methylated CpG island amplification (MCA)法により、メチル化しているCpG islandを効率よく増幅し、大腸癌細胞株から抽出したDNAから作成したMCAアンプリコンをCy5で、正常大腸組織より抽出したDNAから作成したMCAアンプリコンをCy3でラベルし、Agilent社のwhole genome promoter arrayにハイブリダイズすることにより得られたシグナルを解析し、高メチル化している遺伝子を同定した。また、得られた結果を、ゲノムブラウザBLAT上に表示し、クロマチン免疫沈降法(ChIP on ChIP)のデータと比較することにより、DNAメチル化、ヒストンH3リジン4、リジン27のメチル化との統合解析を可能にした。DNMTあるいはDicerを遺伝学的にノックアウトした大腸癌細胞を用いて、MCA microarrayを行い、DNAメチル化およびヒストン修飾のプロファイルを作成した。本研究により開発された新しいエピゲノム法により消化器癌発生の分子機構の解明や、診断や治療の標的遺伝子の同定に有用と考えられる。

エピジェネティックな異常による消化器癌発生の分子機構と診断・治療への応用

基盤研究(S)

研究期間:

2005年

2009年

今井浩三, 篠村恭久, 豊田実, 山本博幸, 有村佳昭, 鈴木拓, 遠藤高夫

発癌におけるエピジェネティックな異常の分子機構に関して未知の点が多い。DNAメチル化は、RASやWNT、p53、microRNAなど細胞内シグナルに重要な遺伝子の不活化に関与する。また、細胞老化に関連するIGFBP7の不活化が、CIMP陽性腫瘍が細胞老化を回避する機構として重要であることを明らかにした。DNAメチル化は大腸粘膜剥離液などの献体から検出可能で、癌の診断に有用であると考えられた。

癌関連遺伝子のエピジェネティックな不活化の分子病態解明

若手研究(A)

研究期間:

2005年

2007年

鈴木拓

癌におけるエピジェネティックな異常,特にDNAメチル化は近年盛んに研究されているが,その背景にあるメカニズムは依然不明である。本研究者は癌細胞におけるRNAi経路とDNAメチル化との関連を解析するため,大腸癌細胞HCT116およびDICERノックアウトHCT116細胞(HCT116ex5)における遺伝子サイレンシングの状態を比較した。SFRP1,-2,-5,CHFRなど既知の遺伝子の発現抑制およびメチル化に変化はなかった。しかし,SFRP4のCpGアイランドのメチル化減少および発現上昇がHCT116ex5細胞で認められた。そこで次にマイクロアレイ解析により発現プロファイルを比較した。その結果,DICERex5細胞ではWTと比較して約2200個の遺伝子発現上昇が認められた。そのうち約1000個は,WT細胞をDNAメチル化阻害剤5-aza-2'-deoxycytidtneで処理した際に上昇する遺伝子と一致した。さらにマイクロアレイにより同定された遺伝子の中から,ICAM1など8遺伝子のCpGアイランドをbisulfiteシークエンス解析した結果,メチル化の消失あるいは減少が認められた。またChIP解析の結果,DICER ex5細胞のICAM1およびSFRP4のCpGアイランドにおいてヒストンメチル化レベルの変化が認められた。これらの結果から,癌細胞におけるエピジェネティックな遺伝子サイレンシングの維持にDICERが必要であることが示唆された。本研究の結果は,ヒト癌細胞においてエピジェネティックな遺伝子サイレンシングにRNAi経路が関与している証拠となりうると考えられる(Cancer Research,in press)。

消化器癌におけるWntシグナルネットワーク破綻の評価システムの構築

萌芽研究

研究期間:

2005年

2006年

今井浩三, 鈴木拓

癌におけるエピジェネティックな異常、特にDNAメチル化異常は近年盛んに研究されている分野である。Wntシグナル経路の異常は大腸癌において極めて高頻度に見られる現象である。申請者はまず、Wntおよびその受容体であるFrizzledと直接結合することでシグナルの細胞内への伝達を阻害する分泌型Frizzled関連蛋白(SFRP)遺伝子が大腸癌においてきわめて高頻度に不活化していることを発見した。現在、我々は大腸癌、胃癌をはじめとする消化器癌におけるWnt関連遺伝子の異常の解明を進めつつある。我々は新たに、SFRPファミリーとは別のWnt阻害蛋白であるDickkopf(DKK)ファミリー(DKK1,DKK2,DKK3)が、大腸癌をはじめとする消化器癌においてDNAメチル化によって不活化されていることを発見した(論文投稿中)。大腸癌におけるDKK1、DKK2、DKK3のメチル化頻度はそれぞれ12%、78%、21%、胃癌における頻度は、48%、84%、39%であり、消化管癌において高頻度にメチル化していた。また、大腸腺腫におけるDKK1、DKK2、DKK3メチル化頻度は3%、83%、24%であり、DIK遺伝子メチル化は大腸発癌の早期に発生する異常であると考えられた。また、DKK遺伝子が不活化した大腸癌細胞にDKK1、DKK2、DKK3をそれぞれ発現させたところ、増殖抑制効果が確認された。我々のこれまでの結果から、SFRPファミリー、DKKファミリー、WIF1という3つのカテゴリーのWnt阻害タンパクが、いずれも大腸癌において主にエピジェネティックなメカニズムで不活化されていることが明らかとなった。これらの成果は大腸癌におけるWntシグナル異常のメカニズムを一層明らかにすると共に、診断・治療への応用に寄与するものと考えられる。

生体分子修飾の異常を標的とした消化器癌の個別化治療

基盤研究(B)

研究期間:

2005年

2006年

豊田実, 鈴木拓

消化器癌の発生と進展において、様々な生体分子の修飾異常が関与する。中でも、遺伝子のエピジェネティックな異常は遺伝子サイレンシングに関与する。特にアポトーシス関連遺伝子の異常メチル化による不活化は、腫瘍細胞のアポトーシス抵抗性、抗癌剤の低感受性に重要な役割を果たす可能性がある。腫瘍細胞におけるアポトーシスは、DNA損傷や酸化ストレスなど様々なストレスにより誘導される。本研究では、これまで報告がほとんどない、低酸素誘導性アポトーシスに関連する遺伝子群の異常メチル化と発現抑制について検討し、,BH3 Onlyファミリー遺伝子の一つ、BNIP3が大腸癌、胃癌および膵癌において、異常メチル化により不活化されていることを明らかにした。BNIP3が発現していない腫瘍細胞においても、異常メチル化を解除することにより、低酸素誘導性のBNIP3発現が回復しアポトーシスを誘導出来た。われわれはこれまで、一部の大腸癌において、ゲノムワイドなメチル化の異常、CpGアイランドメチル化フェノタイプを示すことを明らかにした。本研究では、胃癌におけるCpGアイランドメチル化フェノタイプにと関連する臨床病理学的因子の検討を行い、Epstein-Barrウイルス関連胃癌においてゲノムワイドなメチル化の異常が起きていることを明かにした。さらに、細胞周期調節遺伝子、特に分裂期チェックポイントに関連する遺伝子のDNAメチル化解析し、CHHR遺伝子の異常メチル化が、微小管阻害剤感受性の予測に有用であることを明らかにした。また、CHFRをRNA干渉法でノックダウンすることにより、微小管阻害によりおこる、分裂期チェックポイントを解除し、腫瘍細胞の微小管阻害にたいする感受性を増強することが可能であった。CHFRの機能を阻害する薬剤は微小管阻害の抗腫瘍作用を増強すると考えられ、分裂期チェックポイント遺伝子の異常が、分子標的として有用である可能性が示唆された。

消化器癌におけるメチル化を指標とした治療法の開発

特別研究員奨励費

研究期間:

2000年

2002年

鈴木拓

これまで大腸癌、胃癌、乳癌、肺癌、白血病など、様々な悪性新生物疾患において、癌抑制遺伝子の高メチル化による不活化が報告されている。我々はマイクロアレイ法を用いて、脱メチル化剤5-aza-2' deoxycytidine(以下DAC)とヒストン脱アセチル化阻害剤Trichostatin A(以下TSA)の組み合わせがヒト大腸癌細胞に及ぼす影響を解析し、高メチル化により不活化されている遺伝子を網羅的に解析した。これまでに低濃度DACおよびTSAの組み合わせ処理により発現上昇する遺伝子を約70個同定し、RT-PCR法で薬剤処理による発現の変化を確認した。この結果、これらの遺伝子群は、その発現パターンから2通りに分類できることが分かった。低濃度DAC処理単独にて弱い発現上昇が見られ、DAC+TSA処理にてさらに発現上昇するが、TSA単独処理では発現に変化を認めないgroup 1と、TSA単独処理によって発現誘導されうるgroup 2である。Group 1遺伝子群の発現回復パターンは、既知のメチル化遺伝子と類似することから、高メチル化がそれら遺伝子の不活化に関与すると推測される。事実、我々は、group 1遺伝子上流のCpG islandをデータベース検索から同定し、その高メチル化を確認している。これに対し、group 2遺伝子群は、我々の上流にCpG islandを有しても、メチル化が認められず、TSAによる発現上昇は従来知られている高メチル化とは別なメカニズムと考えられる。Group 1遺伝子群の中には、染色体部位やこれまで報告されている機能から、新たなtumor suppressorである可能性の考えられるものが複数含まれている。中でも、分泌型frizzled関連蛋白1型(SFRP1)は、大腸癌の癌化に重要なWNT経路を抑制する働きを有しており、機能解析の結果、SFRP1のメチル化による不活化は癌抑制遺伝子APCや、癌遺伝子β-cateninの突然変異と並び、大腸発癌において重要な役割を果たしていることを突き止め、現在さらに解析を進めている。

癌エピジェネティクス

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<鈴木 拓>

共同研究・競争的資金等の研究課題 - 鈴木 拓

<鈴木　拓>

共同研究・競争的資金等の研究課題 - 鈴木　拓