倉田奨励金研究報告書 第 51 集｜2020 年度（第 52 回）助成
自然科学・工学研究部門：1 年助成■受領№1462

急性骨髄性白血病に対する新規創薬標的の探索
代表研究者

檜井栄一

岐阜薬科大学教授

Identification of novel drug targets for AML
Principal Researcher

Eiichi Hinoi,
Gifu Pharmaceutical University Professor

本研究では、急性⾻髄性⽩⾎病（AML）の悪性化進展過程における⾻芽細胞性ニッチの mTORC1 シグナルの重要性を明らかにすることを⽬的とした。共培養実験や⾻芽細胞特異的 mTORC1 活性化マウスを⽤いた解析により、AML 細胞由来の液性因⼦が⾻芽細胞の mTORC1 活性を制御するとともに、⾻芽細胞内 mTORC1 は、通常造⾎および AML 進展の制御に重要な役割を果たしていることが⽰された。
Osteoblasts provide a microenvironment for leukemic stem cells and are implicated in pathogenesis andprogression of leukemia as an osteoblastic niche in bone marrow. In this study, we revealed that acute
myeloid leukemia (AML) cells enhance the mechanistic target of rapamycin complex-1 (mTORC1)
activity in osteoblasts in vivo and in vitro. Subsequent analyses determined that mTORC1 activation in
osteoblasts results in an abnormal hematopoiesis and a marked acceleration of AML. These findings
highlight a critical role of mTORC1 in normal hematopoiesis and leukemia propagation through its
expression in osteoblastic niche.

1．研究⽬的
急性⾻髄性⽩⾎病（Acute Myeloid Leukemia:ん幹細胞の制御システム連関」を標的とした AML治療戦略は進んでいない。

AML）は、⾻髄系造⾎細胞の異常増殖により引き⾻芽細胞には、⾻形成の機能以外にも多様な機起こされる造⾎器腫瘍であり、⾻髄微⼩環境に潜能が備わっていることが報告されている。私たち

む AML 幹細胞（がん幹細胞）が治療抵抗性を左は、⾻芽細胞が内分泌細胞として全⾝エネルギー右することも報告されており、あらたな診断・治代謝調節を担っていることを明らかにしてきた。

療標的の同定と根本治療薬や予防薬（疾患修飾薬）さらに、⾻芽細胞がニッチ細胞として、の開発が希求されている。近年、AML の発症進展

mechanistic target of rapamycin complex-1

過程において、「⾻髄微⼩環境における⾻芽細胞性（mTORC1）シグナルを介して、AML 悪性化進ニッチと AML 幹細胞の細胞間連関」が重要な役展に重要な役割を果たしていることを⾒い出して割を果たすことが⽰されている。しかしながら、いる。したがって本研究では、上述の私たち独⾃この細胞間連関がどのように AML の発症進展にの 研 究 成 果 を 基 盤 と し て 、 AML 幹 細 胞 側 の関与しているのかについては、⼗分明らかになっ

mTORC1 シグナルではなく、ニッチ細胞側（⾻芽ておらず、「がん微⼩環境におけるニッチ細胞とが細胞側）の mTORC1 シグナルに焦点を当て、

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自然科学・工学研究部門：1 年助成「AML 悪性化進展過程におけるがん微⼩環境の⽣体制御システム連関」の解明を⽬指し、遺伝⼦2.2 ⾻芽細胞の mTORC1 シグナルによる通常造⾎の制御改変マウスや AML モデルマウスを⽤いた in

Tuberous sclerosis 1 (TSC1)/TSC2 は 、vivo 解析、および培養細胞を⽤いた in vitro 解析

mTORC1 抑制因⼦である。私たちはこれまでに、を⾏った。

⾻芽細胞の mTORC1 が活性化したマウス（＝⾻芽細胞特異的 Tsc1 ⽋損マウス）において、AML2．研究内容幹細胞の増殖が亢進すること、および AML 悪性2.1 ⾻芽細胞の mTORC1 活性を制御する AML 由化が著明に進展することを⾒い出している。本研

来因⼦の探索究では、通常造⾎と⾻芽細胞内 mTORC1 シグナ野⽣型マウスから、セルソーターを⽤いて造⾎ルの活性化との相関性を明らかにする⽬的で、⾻幹前駆細胞の集合である Lineage- Sca-1+ c-kit+芽細胞特異的 Tsc1 ⽋損マウスを⽤いて、定常状態(LSK)細胞を採取した。この LSK 細胞にレトロウにおける造⾎解析を⾏った。その結果、⾻芽細胞

イ ル ス を ⽤ い て AML の 原 因 遺 伝 ⼦ で あ る

特異的 Tsc1 ⽋損マウス（＝Col1a1-Cre;Tsc1fl/fl

MLL-AF9 を導⼊し、マウスに移植することでマウス）では、LSK 細胞やミエロイド細胞の増加、AML モデルマウスを作製した。⾻髄内の⾻芽細胞

B 細胞の減少が観察された。この表現型がを CD45-Lin-CD31-Sca-1-CD51+細 胞 と 定 義

mTORC1 に依存しているかどうかを検討するた

し 、 フ ロ ー サ イ ト メ ー タ ー を ⽤ い 、 eukaryotic

めに、Col1a1-Cre;Tsc1fl/fl マウスに Raptorfl/+をtranslation initiation factor 4E-binding protein 1

導⼊したところ、⼤部分の表現型がレスキューさ（4E-BP1）のリン酸化を指標にして AML モデルれた。以上の結果より、⾻芽細胞内 mTORC1 のマウスの⾻芽細胞内 mTORC1 の活性評価を⾏っ活性化が異常造⾎を引き起こす要因の 1 つである

た。正常細胞のみを移植したマウスと⽐較し、可能性が⽰された。

AML モデルマウスにおいて⾻芽細胞の 4E-BP1 のリン酸化上昇が観察された。また、⾻芽細胞と3．まとめ

AML 細 胞 を 共 培 養 し た 場 合 、 ⾻ 芽 細 胞 の以上の結果より、AML 細胞が液性因⼦により⾻ribosomal protein S6 kinase beta-1（S6K1）のリン芽細胞の mTORC1 活性を制御するとともに、⾻酸化上昇が認められた。さらに AML 細胞の培養

芽細胞内 mTORC1 は、AML 進展メカニズムだけ上清を⽤いて⾻芽細胞を培養した場合においても、でなく、通常造⾎の制御にも関与することが⽰さ

⾻芽細胞の S6K1 のリン酸化上昇が認められた。

れた。本研究成果は、造⾎幹細胞（⽩⾎病幹細胞）したがって、モデルマウスを⽤いた in vivo 解析おの機能異常に伴い誘発される各種⾎液疾患の発よび細胞を⽤いた in vitro 解析の結果から、AML症・進展に対する効果的な制御法開発を指向する細胞は⾻芽細胞の mTORC1 活性を上昇させる能研究基盤になることが期待される。今後は、モデ⼒を有しており、AML 細胞由来の液性因⼦が直接ルマウスや共培養系で得られた結果のヒトへの外的にその活性上昇に関与している可能性が⽰され挿性を検証するために、病理検体を⽤いてヒトた。今後は、⾻芽細胞の mTORC1 活性を調節す

AML 悪性化進展と⾻芽細胞ニッチと AML 幹細胞る AML 細胞由来液性因⼦の同定を⾏うとともに、とのシグナルネットワークとの相関性を明らかにAML 細胞の機能調節に関わる⾻芽細胞由来因⼦していく予定である。の同定についても検討する。

最後に、本研究を遂⾏するにあたり、公益財団
法⼈⽇⽴財団倉⽥奨励⾦より多⼤なるご⽀援を賜倉田奨励金研究報告書 第 51 集｜2020 年度（第 52 回）助成
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りましたことを深謝いたします。

4．発表（研究成果の発表）
1. Eiichi Hinoi. Amino acid and bone metabolism.
17th Bone Biology Forum (Online). 2021.
2. 徳村和也，岩橋咲幸，深澤和也，家崎⾼志，檜井栄⼀、mTOR は複合体依存的および⾮依存的な経路を介した⾻格形成、⽇本薬学会第 141 年会（広島）2021 年
3. 岩橋咲幸，徳村和也，深澤和也，家崎⾼志，檜井栄⼀、mTORC1 恒常的活性化による⾻格形成異常、⽇本薬学会第 141 年会（広島）2021 年
4. Horie T, Fukasawa K, Yamada T, Mizuno S,
Iezaki T, Tokumura K, Iwahashi S, Sakai S, Suzuki
A, Kubo T, Osumi R, Tomizawa A, Ochi H, Sato S,Kaneda K, Takahashi S, Hinoi E. Erk5 in Bone
Marrow Mesenchymal Stem Cells Regulates BoneHomeostasis

byPreventing

Osteogenesis

Adulthood. Stem Cells. sxac011. 2022.

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