東海大など、白血病細胞の異常を修復するRNAを発見

白血病細胞の異常を修復するRNAの発見


＜ポイント＞
　・たんぱく質に翻訳されないRNA（非コードRNA）の新たな作用を発見
　・非コードRNAにより、急性白血病の原因である細胞の分化異常を回復させることに成功
　・細胞の分化異常が発症の引き金となる白血病の新しい治療法として期待


　JST課題達成型基礎研究の一環として、東海大学医学部の幸谷愛（コウタニアイ）准教授は、奥山一生研究員とともに、急性白血病細胞の分化異常を修復するRNAを発見し、白血病細胞を正常化させる可能性を示しました。
　白血病は、未熟な白血球が異常増殖してしまう「血液のがん」です。発症が急激な急性白血病では、遺伝子の働きを調節している転写因子（注１）と呼ばれるたんぱく質の異常により未熟な細胞を生じてしまうことが、白血病の発症の引き金になると考えられています。
　一方、最近の研究で、たんぱく質に翻訳されない非コードRNA（注２）が、生物学的に重要な機能を持つことが分かってきています。細胞の分化にも働くことが報告されていますが、あくまで転写因子を補佐する働きにとどまると考えられてきました。
　今回、白血病の中でも非常に予後不良であるMLL−AF４（MLL遺伝子再構成陽性）急性白血病細胞（注３）で、発現が低下している特定の非コードRNA「miR−１２６」に着目し、白血病細胞に導入したところ、MLL−AF４白血病細胞を血液細胞の一種であるB細胞へ分化誘導することを見いだしました。これまで、B細胞への分化には転写因子が必須と考えられてきましたが、転写因子がなくてもmiR−１２６だけで分化が誘導されました。
　今回の結果は、転写因子が中心となって細胞分化が誘導されるとした考え方に、新たに非コードRNAの重要性を加えるとともに、転写因子の異常が発症の引き金となる白血病において、非コードRNAを用いた新たな治療法開発に結びつく可能性を示しました。
　本研究成果は、東海大学教育研究支援センター、理化学研究所統合生命医科学研究センター伊川友括YCIラボリーダー（兼さきがけ研究者）をはじめとする複数機関との共同研究で得られ、研究成果は２０１３年７月２２日の週（米国東部時間）に米国科学雑誌「米国科学アカデミー紀要（PNAS）」のオンライン版に掲載されます。

　　本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。
　　　戦略的創造研究推進事業個人型研究（さきがけ）
　　　　研究領域　　：「炎症の慢性化機構の解明と制御」
　　　　　　　　　　　（研究総括：高津聖志富山県薬事研究所所長）
　　　　研究課題名　：「がん細胞由来小分子RNAによる炎症細胞の制御」
　　　　研究者　　　：幸谷愛（東海大学医学部基盤診療学系再生医療科学造血腫瘍分野准教授）
　　　　研究実施場所：同上
　　　　研究期間　　：平成２４年１０月〜平成２７年３月

　　JSTはこの領域で、炎症の慢性化機構という現象の実体解明に向けた研究を行い、それに基づき、がん・動脈硬化性疾患・アレルギー・自己免疫疾患などの炎症の慢性化が関与するさまざまな疾患の予防や治療、創薬につながる新たな医療基盤の創出を目指しています。上記研究課題では、がんの発生やがん組織の維持に関する炎症反応の役割について、新しい細胞間コミュニケーターである「分泌性小分子RNA」の作用を中心に解明を試みています。


＜研究の背景と経緯＞
　白血病は、未熟な白血球が異常増殖してしまう「血液のがん」です。発症の仕方によって急性白血病と慢性白血病があります。急性白血病の原因は、遺伝子の異常により、細胞増殖に関わる遺伝子群と、細胞の分化に関わる遺伝子群の両方の制御ができなくなることで発症すると考えられています。白血病は国内でも年間約８７００人が罹患しています。（地域がん登録全国推計によるがん罹患データ１９９７年〜２００２年）
　一般に、細胞の分化には転写因子と呼ばれるたんぱく質が重要な働きをすると考えられており、血液細胞の分化においても、さまざまな転写因子が同定されています。急性白血病では、転写因子の異常による分化障害が発症の引き金となるため、その異常を修復し、正常化することにより白血病細胞を脱がん化させる可能性があります。
　一方、ゲノムプロジェクト（注４）によってたんぱく質に翻訳される遺伝子のみでは、ヒトの多様性を説明することができないことが判ってきました。それを説明するための１つの鍵と注目されているものに非コードRNAがあります。非コードRNAは、従来の遺伝子配列とは見なされない、たんぱく質に翻訳されないDNA配列から転写されます。種によってたんぱく質に翻訳される遺伝子領域の数には、大きな差がないことがゲノムプロジェクトによって明らかになり、これまで「ゲノムのごみ」と考えられてきたDNA配列から転写される非コードRNAの多様性に、ヒトらしさを見いだす研究が盛んに行われています。非コードRNAの１つであるmiRNA（マイクロRNA）は、これまで生物学的に重要な機能を持つことが多数報告されてきました。
　B細胞は血液細胞の一種で、急性白血病の中にはB細胞の分化障害が原因で発症するものが多く含まれます。造血前駆細胞（注５）からB細胞へ分化する際には、EBF１と呼ばれる転写因子が必要と考えられています。また、細胞の分化の過程においても、miRNAの関与は報告されていますが、あくまで、転写因子を補佐する働きにとどまると考えられてきました。


＜研究の内容＞
　miRNAの一種であるmiR−１２６は、MLL−AF４（MLL遺伝子再構成陽性）急性白血病細胞で発現が低下していることが知られていました。そこで、最初に白血病細胞にmiR−１２６を導入し、B細胞のマーカーたんぱく質の発現を調べたところ、その白血病細胞がB細胞に分化することが分かりました（図１）。また、miR−１２６の導入によって、正常な造血細胞もB細胞へ分化誘導されました（図２）。
　次に、miR−１２６が白血病細胞の分化を誘導するメカニズムを調べたところ、miR−１２６を導入してB細胞に分化する際に、B細胞の分化に必須とされる転写因子EBF１の発現が全く変わらないことが分かりました。これは、miR−１２６が、従来知られていなかった、転写因子EBF１を介さないメカニズムによってB細胞分化を誘導している可能性を示唆しています。そこで、EBF１が欠損している造血細胞に、miR−１２６を導入し、B細胞分化に重要な細胞外因子（Kitl、Flt３l、Il７）を含む培地で培養しました。すると、この転写因子欠損造血前駆細胞は、そのままでは全くB細胞に分化できませんが、miR−１２６によってB細胞関連遺伝子やB細胞マーカーの発現が上昇しました（図３）。この結果は、転写因子とは無関係に、miRNAによってB細胞分化障害が正常化され、B細胞方向への分化誘導が起こり得ること示します（図４）。


＜今後の展開＞
　白血病細胞をB細胞へと分化誘導する非コードRNAを同定しました。従来の転写因子を中心とした細胞運命（注６）決定についての考え方に、新たに非コードRNAの重要性を加えられる可能性があります。さらに、白血病においては転写因子の異常による分化障害が発症の引き金となるため、非コードRNAによりその異常を修復し、正常化することは白血病細胞を脱がん化させる可能性があります。
　非コードRNAの一種、miRNAは哺乳類では２０００年に発見されたばかりの新しい研究分野であり、まだ治療応用で臨床試験が進行しているものはわずかです。しかし、従来の遺伝子と異なり複数の遺伝子を制御する点がユニークであること、生物製剤であるため、比較的毒性が低いことなど、新しい治療標的として魅力的な分野と考えられます。本研究の成果は非コードRNAを用いた新しい治療法の開発の糸口になる可能性があると期待されます（図５）。


　※参考図・用語解説は添付の関連資料を参照


＜論文タイトル＞
　"miR−１２６−mediated　control　of　cell　fate　in　B　cell−myeloid　progenitors　as　a　potential　alternative　to　transcriptional　factors"
　（miR−１２６はB−骨髄系細胞の細胞運命制御に働き、B細胞分化において転写因子の欠損を補う"迂回路"になり得る）