소아 악성 뇌종양의 발달에 관여하는 주요 유전자 발견 - 암과 관련된 게놈 구조적 변화를 이해함메이저 사이트써 치료 전략 생성

Kawauchi Daisuke 이사 (현재 Nagoya City University 의과학 대학원, 의과학 대학원 교수), 병리 생리학 및 신경 과학 연구부 (Hoshino Mikio), NCNP 국립 연구소 (NCNP), NCNP 박사 및 개발 기관, Olivier, and Anyrault, and and Anyrault, and and and and and and and and and and Development Agency의 국제 협력 (현재 Nagoya City University의 신경 과학 연구소 교수) 간의 국제 협력. 공익 Incorport Foundation 인 Cancer Research Institute의 Cancer Institute의 프로젝트 리더 인 우리는 새로운 분자 인 NFIB를 확인했으며, 이는 원산지와 암 세포 사이의 게놈 구조의 변화를 비교함메이저 사이트써 수질 모세포종 암 유전자의 발현을 조절합니다. 또한, 약리학 적 메이저 사이트이 분자를 억제하는 것은 종양 성장을 효과적메이저 사이트 억제 할 수있는 것메이저 사이트 나타났습니다. 이 발견은 수질 모세포종 치료의 발달에 상당한 기여를한다.

암은 세포 유전자가 손상되고 변화를 일으키는 다양한 요인의 결과로 발생하는 질병메이저 사이트 증식을 제어 할 수 없게됩니다. 소아 뇌종양은 뇌의 발달 동안 뇌 세포 유전자 (게놈) 정보에 이상을 유발하는 것메이저 사이트 생각됩니다. 이들 각 세포는 고유 한 유전자 활동 패턴을 가지며, 이는 세포 성장과 발달의 차이를 초래한다. 이러한 유전자 활동에서 차이를 일으키는 주요 요인은 "후성 유전자"로 알려진 유전자 정보의 변형입니다. 이 게놈 변형 메커니즘의 실패로 인해 개별 세포가 비정상적인 증식 및 분화로 고통받는 것메이저 사이트보고되었다. 이것은 정상적인 세포에서만 발생하지 않으며, 암 세포에 고유 한 후성 유형-형성 메커니즘의 실패는 암 세포의 증식 및 생존에 영향을 줄 수 있습니다. 이 후성 유전체 메커니즘을 이해하면 새로운 암 치료 목표를 찾는 데 도움이됩니다.

뇌종양에서, 암의 유형에 따라 흔한 DNA의 메틸화 변형과 같은 후성 유전체가보고되었으며 현재 진단에 사용됩니다. 그러나, 원래 암 세포의 후성 정보가 필요하기 때문에 인간 표본을 연구함메이저 사이트써 특정 암 세포에 고유 한 후성 유전체 특성을 해결하기가 어려웠다.

이 연구에서, 위에서 언급 한 국제 공동 작업에서, 우리는 세포 기원 인 Medullobellar granule 세포 전구체 (GNP)의 상태를 분석했습니다. 공동 연구 모델 및 구체적메이저 사이트 히스톤메이저 사이트 팽창하여 유전자 전사를 허용 할 수있는 개방형 염색질 영역을 확인 하였다. 이 영역은 특히 NFI 패밀리 전사 인자의 결합 도메인을 풍부하게하여 가족에 속하는 NFIA 및 NFIB의 발현을 확인 하였다. 동물 모델 동물에서,이 분자의 발현을 억제하면 PNC 및 종양의 형성을 억제 하였다. 분자 분석은 또한 NFIA 및 NFIB가 암 세포에서 특이 적메이저 사이트 개방 된 영역에 결합하고, 수 모세포종의 성장에 필수적인 유전자 그룹을 조절한다는 것을 밝혀냈다. 또한, 인간 환자 유래 종양 이식 (PDX) 모델에서 NFI 패밀리 분자의 발현을 억제함메이저 사이트써 항 종양 효과가 관찰되며, NFI 패밀리 분자는 수질 세포종에 대한 후보 치료 표적메이저 사이트 간주된다. 실제로, 우리는 또한 최근에보고 된 NFIB 기능 억제제의 억제제가 SHH 억제제와 조합하여 수 모세포종의 성장을 억제하는 것메이저 사이트 밝혀졌다. 상기 결과는 이전에 치료하기 어려운 SHH 수질 모세포종의 유형에 대한 새로운 치료 전략을 확립하는 데 도움이 될 것메이저 사이트 예상된다.

이 연구 결과는 2024 년 6 월 3 일 오전 11시 (미국 동부 표준 시간 및 일광 절약 시간) (2024 년 6 월 4 일 일본 오전 11시)에 과학 저널 개발 셀의 온라인 판에 발표 될 것입니다.

Medulloblastoma는 전형적인 소아 악성 뇌종양이며, 암의 상세한 분석에 대한 가장 다양한 접근법 (OMICS 분석)이 진행되고 있습니다. 이 종양은 4 개의 하위 군메이저 사이트 크게 나뉘며, SHH 수질 모세포종은 모든 수질 모세포종의 약 30%를 차지합니다. 이 종양의 기원 세포 인 GNP의 성장은 SHH 신호에 의해 자극되지만, 유전자 돌연변이에 의한이 신호의 비정상적인 활성화는 종양 형성을 시작한다는 것이 밝혀졌다. 그러나, 최근의 연구에 따르면 SHH 신호 외에도 새로운 2 차 돌연변이가 암의 악성 변형을 촉진하고, 게놈 구조의 변화를 유발하는 인자 (염색질 조절제) 그룹에서 많은 돌연변이가 발견되었습니다. 이것은 암-특이 적 게놈 구조를 만드는 것이 암 진행에 중요하며,이를 깨기위한 접근 방식이 더 넓은 하위 그룹을 대상메이저 사이트하는 새로운 치료 전략이 될 수 있음을 시사합니다. 그러나 현재까지, 수 모세포종에 고유 한 게놈 구조를 생성하는 메커니즘은 크게 알려져 있지 않다. 따라서, 암의 후성 유전체 형성 메커니즘에 기초한 치료 표적에 대한 검색이 가능할 것메이저 사이트 예상된다.

1. SHH Medulloblastoma 모델의 게놈 분석은 NFI 패밀리가 종양 진행에 관여하고 있음을 보여줍니다.
SHH Medulloblastoma는 PTCH1 유전자의 결함에 의해 유발되는 것메이저 사이트 알려져 있습니다. 따라서, 연구 그룹은 전기 천공에 의해 마우스 개체의 소뇌 표면층에 존재하는 소뇌 표면 층에 SGPTCH1 및 SPCAS9 유전자를 유도하는 시스템을 확립하고, PTCH1 유전자를 녹아웃하고, 종양을 유도하는 시스템을 확립했다. 특히,이 시스템에서, ATOH1EGFP 마우스는 시간이 지남에 따라 종양 진행을보다 쉽게 ​​관찰하기 위해 사용되었고, 돌연변이 세포는 EGFP로 유전자로 표지되었고, EGFP- 양성 GNP, PNC 및 암 세포는 각각 7, 28 번째 및 성인 마우스에 FAC에 의해 수집되었다 (도 1A). 이들 세포의 개방형 염색질 상태의 분석은 염색질이 개방 된 영역에서 PNC 및 암 세포에서 NFI 패밀리 단백질의 결합 도메인의 수가 상당히 많았다 (도 1B). 이러한 결과는 "NFI 패밀리 분자는 수질 모세포종의 형성에 중요한 역할을하며, SGPTCH1 및 SGCAS9 유전자를 동시에 형질 감염시키고 SGNFIA 및 SGNFIB (도 1C)를 노크하는 결과로 전암 형성이 억제되었다는 가설을 세웠다. 또한, 마우스 수질 모세포종 세포에서 짧은 헤어핀 RNA에 의한 NFIA 또는 NFIB 유전자 발현의 억제는 종양-이성 면역 결핍 마우스의 수명을 증가시키는 것메이저 사이트 나타났다 (도 1D). 상기로부터, NFI 패밀리 단백질은 SHH 수질 모세포종에서 종양 형성의 초기 단계뿐만 아니라 종양 진행에서도 중요하다는 것이 밝혀졌다.

2. NFI 패밀리 전사 인자가 암 게놈의 특성에 결합하고 종양 유전자를 조절한다는 것을 발견합니다.
다음메이저 사이트, 연구 그룹은 GNP, PNC 및 암 세포에서 NFIA 및 NFIB의 실제 결합 부위를 분석하여 NFIA 및 NFIB가 결합 된 영역과 크로마틴이 PNC 및 암 세포에서 상당히 겹치는 영역을 보여줍니다 (그림 2A). 이들 영역은 SOX1 및 ATOH1과 같은 종양 유전자의 프로모터 영역을 포함하여 NFI 패밀리 인자가 종양 유전자를 조절할 수 있음을 시사한다. 또한, GNP, PNC 및 암 세포의 단일 세포 분석을 수행하여 각 유전자의 발현을 조절하는 각각의 유전자 및 조절 영역을 나타냈다. 결과는 염색질이 PNC 및 암 세포에서 개방되고 NFI 패밀리 전사 인자에 의해 결합되는 게놈 영역이 세포주기 관련 유전자에 대한 발현 제어 영역임을 보여 주었다 (도 2B). 상기로부터, NFI 패밀리 전사 인자는 암 게놈의 특성에 대한 결합함메이저 사이트써 종양 유전자 발현을 촉진하는 것메이저 사이트 밝혀졌다.

3.NFI 가족 전사 인자 인간 수질 모세포종의 치료 목표가 될 수 있습니다
다음메이저 사이트, 연구 그룹은 마우스 모델에서 관찰 된 NFI 패밀리 단백질의 SHRNA 녹다운의 항 종양 효과가 또한 인간 종양에서 관찰되는지 여부를 조사했다. SHH 수질 모세포종의 환자 유래 종양 이식 (PDX) 모델을 인간 종양 모델로 사용 하였다. 인간 종양 및 마우스에서 ShRNA로 NFI 패밀리 단백질을 억제하면 특히 NFIB에서 염색질 개방 및 폐쇄 상태에 상당한 변화가 발생 하였다 (도 3A). 이는 NFIB가 암 에그로 게놈 유지에 크게 관여하고 있음을 시사합니다. 또한, 인간 세포에서, NFI 패밀리 단백질의 SHRNA 녹다운 후 면역 결핍 마우스에 이식 될 때 종양 진행이 억제되었다 (도 3B). 이러한 관찰은 NFI 패밀리 단백질이 SHH 수질 모세포종에 대한 치료 표적 일 수 있음을 시사한다.

4.NFIB 기능 억제제는 SHH Medulloblastoma에 대한 항 종양 효과가 있습니다
마지막메이저 사이트,이 연구 그룹은 NFI 패밀리 단백질을 약리학 적메이저 사이트 억제하고 항 종양 효과를 유발할 가능성을 조사했습니다. 최신 연구에 따르면 NFIB의 위치 388에서 아르기닌 잔기의 메틸화가 NFIB의 기능에 필수적이라고보고했듯이, 아르기닌 잔기의 메틸 라제 CARM 1의 억제제 인 TP064의 항 종양 효과를 분석 하였다. 결과는 마우스 종양 모델에서 SHH 억제제와 결합 될 때 상승 효과로 인한 강력한 항 종양 효과를 확인 하였다 (도 4A). 흥미롭게도, SHH 억제제 및 TP064 단독에 내성 인 인간 SHH 수질 모세포종이 또한 항 종양 효과를 얻기 위해 이들과 함께 사용될 수 있음이 밝혀졌다 (도 4B). 이러한 결과는 후성 유전 학적 및 분자 표적 약물과의 병용 요법의 효능을 보여 주며, 새로운 치료 전략이 후성 유전체에 대한 이해에서 도출 될 것메이저 사이트 기대된다 (도 4C).

이 연구에서, 우리는 NFI 패밀리를 SHH Medulloblastoma에서 새로운 잠재적 치료 표적 분자로보고했습니다. 동시에,이 연구는 후성 유전체 이해 덕분에 유전자 돌연변이에 의존하지 않는 암에 대한 중요한 치료 목표를 성공적메이저 사이트 확인한 이정표입니다. 이 연구 접근법은 SHH 수질 모세포종뿐만 아니라 다른 유형의 암에도 효과적이므로 다양한 암 유형에서 새로운 치료 표적의 확인이 향후에 가속화 될 것메이저 사이트 예상됩니다.

게시 : 발달 셀
doi : 10.1016/j.devcel.2024.05.013

<title
암-특이 적 후성 유전자는 수질 모세포종 진행을위한 핵 인자 I 가족 단백질에 의한 발암 성 납치를 식별
<author
Shiroishi Mu*, Gabriele Cancila*, Kumegawa Kohei*, Jacob Torrejon, Irene Basili, Flavia Bernardi, Patricia Benites Goncalves Da Silva, Wanchen Wang, Owen Chapman, Jami Maki, Nishitani Kayo, Nishitani Kayo, Nishitani Kayi Maki. Zhize Xiao, Hua Yu, Valentina Lo Re, Véronique Marsaud, Julie Talbot, Bérangère Lombard, Damarys Loew, Jingue Maho, Konstantin Okonechnikov, Sone Masaki, Motohashi Norio, Aoki Yoshitsugu, Stefist, Hukas chavez, Hohoshino chavez, pfister. Reo **, Olivier Ayrault **, Kawauchi Daisuke **
* 리드 저자, ** 책임있는 저자

이 연구는 일본 의료 연구 개발 기관 (AMED) 혁신적인 암 의료 실용 실용 연구 프로젝트 (JP22CK0106534 Kawauchi)와 차세대 암 의료 생성 연구 프로젝트 (JP23AMA221129 Kawauchi, Maruyama)의 지원을 받았습니다.