今年の11月、染色体外に飛びだして環状DNAとして存在するようになったガン遺伝子が多くのガンで認められ、増殖を促進するだけでなく、ガン免疫の性リスを抑制するなど、様々な機能を発揮して、ガンの治療を難しくしていることを紹介した。（https://aasj.jp/news/watch/25571）。ただ、これまでの染色体外DNAの研究は、すでにガンになった細胞について研究されてきたため、染色体外DNAの形成自体が、発ガンを促進しているという明確な証拠はなかった。

今日紹介するスローンケッタリングガン研究所からの論文は、正常細胞に人為的にガン遺伝子を含む大きな染色体外DNA形成を誘導し、これが実際に発ガンに関わることを証明した研究で、12月18日Natureにオンライン掲載された。タイトルは「Engineered extrachromosomal oncogene amplifications promote tumorigenesis（遺伝子操作で染色体外発ガン遺伝子を増幅させると腫瘍形成が促進される）」だ。

この研究のハイライトは、皆が当たり前と思っていた発ガンと染色体外DNAの関係を、ガン遺伝子を含む大きなゲノム領域を遺伝子操作でゲノム外に切り出して環状化することで、検討し直したことにつきる。論文を読むとこれまでどうしてこのような研究が行われなかったのか、不思議な気がするぐらいだ。

研究では、p53機能を抑制することが知られているMDM2遺伝子領域を遺伝子操作して、Cre組み替え酵素が働くと、MDM2を含む1Mbの大きな染色体外DNAが形成され、さらにこの操作でできた染色体外DNAを蛍光マーカーで追跡できるようにする方法を確立している。

この遺伝子操作法の有効性と、その結果生まれた染色体外DNAが勝手に増幅する傾向にあることを、まずガン細胞株で確かめた後、MDM2やMycなど、これまで染色体外DNAとして遺伝子増幅が起こっていることがよく知られた遺伝子が、正常細胞で染色体外DNAとして切り出されたらどうなるかを調べている。

まず、Cre組み替え酵素を導入することで、Mycを含む1.7Mbの染色体外DNAを誘導できるマウスを作成し、正常神経幹細胞を誘導する過程で染色体外DNAを誘導し経過を追跡すると、時間経過とともに染色体外DNAが増幅を繰り返すこと、しかも遺伝子増幅だけでなく、複数の染色体外Myc-DNAが染色体外でエンハンサー複合体を形成し、転写が高まることを示している。おそらく、正常細胞で染色体外DNA を誘導し、これにより遺伝子増幅が起こることを示した最初の例と言える。

次に、染色体外MDM2−DNAを誘導できるマウスから線維芽細胞を培養し、Cre組み替え酵素で染色体外DNAを誘導すると、やはりMDM2の遺伝子増幅が起こり、その結果線維芽細胞が不死化すること、さらに変異HRAS遺伝子と組み合わせると、脂肪肉腫が形成されることを示し、正常細胞でMDM2が染色体外DNAとして切り出されるだけで、増幅が始まり、細胞の増殖を促進し、最後にガン化を促すことを明らかにしている。

最後に、Myc遺伝子を強発現したトランスジェニックマウスでMDM2を染色体外DNAに切り出すことで、Myc強発現だけでは発生しなかった肝臓ガンが多発することを確かめている。

以上、誰もが想像していたことだが、染色体外で自発的に複製できる、ガン遺伝子をコードした染色体外環状DNAができるだけで、正常細胞でも遺伝子増幅が始まり、他のガン遺伝子が加わると、発ガンを促進することが初めて証明された。

幸い、染色体外で勝手に増え始めた環状DNAは、細胞自体のストレスにもなるので、今後この系を利用して、染色体外ガン遺伝子を持つガンの新しい治療法を探索できるのではと期待する。