CXCL12-CXCR4軸による造血幹細胞制御に必須の細胞内分子の網羅的探索

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CXCL12-CXCR4軸は造血幹細胞や急性白血病細胞の骨髄へのホーミング・骨髄での維持に必須であるが、造血幹細胞や急性白血病細胞においてCXCL12に対する応答性を制御している遺伝子は完全には明らかにされていない。造血幹細胞や急性白血病細胞のCXCL12応答性に必須の細胞内分子を網羅的に探索することを目的として、ゲノムワイドCRISPRスクリーニング技術をin vitroでのマイグレーションアッセイ系に応用した独自の順遺伝学的ゲノムワイドスクリーニングを実施し、既知のCXCR4やRHOAなどに加えて、複数の新規遺伝子を同定することができた。その中の１つの新規遺伝子に注目して解析を進めた。新規遺伝子がCXCL12に対するマイグレーション活性を抑制する分子メカニズムを解明するため、その新規遺伝子を欠失させた急性白血病細胞株を用いてRNA-seq、ATAC-seqを実施したところ、主にエンハンサー領域のクロマチンアクセシビリティが低下すること、その領域には特定の転写因子の結合モチーフが濃縮していること、その転写因子のターゲット遺伝子の発現が低下していることが明らかになった。さらに、アクセシビリティが低下している領域には、CXCR4のエンハンサー領域が含まれ、ChIP-qPCRにより、その領域へのその転写因子の結合が障害されていることが明らかになった。CXCR4のcDNAを過剰発現させると、新規遺伝子欠損により抑制されていたCXCL12に対するマイグレーション活性をレスキューすることができた。また、薬理学的手法を用いて今回同定した新規遺伝子がコードするタンパクの機能を抑制したところ、他の急性白血病細胞株や急性白血病Patient-derived xenografts 細胞でもCXCR4の発現が低下することをわかった。