A quantitative trait locus responsible for inducing B-cell lymphoblastic lymphoma is a hotspot for microsatellite instability.

Abstract

While the molecular mechanisms underlying microsatellite instability (MSI) have been exhaustively investigated, identifying the patterns of MSI distribution within diverse cancer genomes has remained an elusive issue. In the present study, we conducted genome-wide MSI screening in B-cell lymphoblastic lymphomas (B-LBL) which spontaneously develop in the SL/Kh strain of mice. Tumor samples harvested from 16 mice were investigated using a framework map consisting of 150 microsatellite markers spaced at increments of roughly 0.5-3.0 centimorgans, spanning the entirety of mouse chromosomes (mus musculus chromosomes [MMU]) 3-6. MMU3 contains a quantitative trait locus (QTL), Bomb1 (bone marrow pre-B1), known to induce an aberrant expansion of pre-B cells in bone marrow prior to the onset of B-LBL in SL/Kh mice. The remaining chromosomes were selected on the basis of those most closely resembling MMU3 in terms of total estimated length (maximum variance 10 Mb). MSI was confirmed at 2<or= markers in DNA derived from tumor tissues in 15 SL/Kh mice (93.7%), while healthy splenic DNA samples screened in parallel were consistently negative for MSI. The overall MSI incidence was significantly higher on MMU3 compared with MMU4-6 (P = 0.031). Additionally, by applying spatial point pattern analysis combined with a 1-D version of Ripley's K-function, we successfully demonstrated the predilection of MSI-susceptible loci to structure a massive cluster within the Bomb1 locus. Our study is the first to suggest that a QTL concomitantly serves as a hotspot for MSI-susceptible loci and sheds new light on somatic cancer genetics.

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Title
A quantitative trait locus responsible for inducing B-cell
lymphoblastic lymphoma is a hotspot for microsatellite
instability( Abstract )
Author(s) Kaszynski, Richard Hideki
CitationKyoto University (京都大学), 2010-03-23
Issue Date2010-03-23
URL http://hdl.handle.net/2433/120595
Right
TypeThesis or Dissertation
Textversionnone
KURENAI : Kyoto University Research Information Repository
Kyoto University

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京都大学
博士（ 医 学）
A quantitative trait locus responsible for inducing B-cell lymphoblastic lymphoma is a
hotspot for microsatellite instability
（Ｂ細胞芽球型リンパ腫発症に関わる一責任遺伝子座はマイクロサテライト不安定性のホ
ットスポットである）
（論文内容の要旨）
悪性新生物の発癌過程におけるマイクロサテライト不安定性（Microsatellite Instability;
MSI）に関する報告は数多く存在する。しかしゲノムワイド・スクリーニングによるMSI
の分布についての系統的な報告はない。 我々は、 6ヵ月の加齢によって約90％の高率で自
発的に未熟 B 細胞型リンパ腫(B220+, BP-1+, sIg-, Thy-；ヒトの B-cell lymphoblastic
lymphomaに相当する：WHO分類2008)を発症する、 近交系SL/Khマウスのリンパ腫ゲノ
ムにおけるMSIの分布について検討した。 SL/KhマウスはBP-1抗原陽性B前駆細胞が生
後 4-6 週に、骨髄内で他系統マウスに比べ高い比率で認められ、15-18 週齢頃よりMuLV
（マウス白血病レトロウィルス） ゲノムの挿入を伴ったモノクローナルな増生が観察され
る。 我々はこれまでに、 この骨髄B前駆細胞の高比率の責任遺伝子座を第3染色体上55.0
－78.5ｃM（センチモルガン）に位置するBomb1（Bone marrow pre-B cell I）ローカスのマ
ッピングに成功した。さらに我々は、MuLV ゲノムを有さず自然発生リンパ腫をみない
NFS/NマウスをバックグラウンドとしてBomb1領域のみSL/Kh型に置き換えたコンジェ
ニック・マウスを作製し、 このマウスにおいてSL/Kh同様に生後4－６週齢までに骨髄内
において未熟型 B 細胞の増加が認められることを確認した。さらに、このローカスにお
ける MSI（microsatellite instability; マイクロサテライト不安定性）が高頻度に認められる
事から、このローカスを含む第 3 染色体とその他の染色体の MSI の分布についてゲノム
ワイド・スクリーニングを試みた。
SL/Kh マウス 16 個体からリンパ腫組織と脾臓細胞を採取した。また対照群として、
NFS/N系及びNFS.SL/Kh－Bomb1マウスからB220+, BP-1+, sIg-, Thy-骨髄B前駆細胞を採
取した。これらの組織より抽出したDNAを鋳型とし、Mouse Genome Informatics（MGI）
より提供されている縦列反復配列マイクロサテライト・マーカー（MITマーカー；計150
箇所）由来の PCR プライマーを用いて増幅した。プライマーは責任遺伝子座が位置する
第3染色体及び他の染色体上に0.5から3.0ｃM間隔に設定した。PCR法にて増幅後、ア
ガロース電気泳動及びキャピラリー電気泳動 （electropherogram） より確認し、 MSIの出現
頻度をプロットする事により、未熟 B 細胞型リンパ腫におけるゲノムの不安定性の分布
を検討した。
今回調べた150のローカス中34ローカス（22.6％）でMSIを認めた。検出されたMSI
は全ての個体で、同じマーカーについては同一の不安定性型（欠失型、挿入型、または欠
失・挿入型）を示したが、反復配列の種類（CA,GT,GA等）と不安定性型については相関
は認められなかった。 第3染色体におけるMSIの出現頻度 （21.3％） はその他の常染色体
（Chr．4： 7.0％；Chr．5：6.0％；Chr．6：9.7％）に比し有意に高かった(P=0.031)。さ
らに、 空間統計学における一次元Ripleys’ K-function を用いたMSIのクラスター解析法を
応用し、有意に高い頻度で MSI を示す 18-20cM の領域が、ほぼ Bomb1 と一致する第 3
染色体のテロメア近傍にあることを示した。 このようにBomb1は統計学的にもMSIのホ
ットスポットであることを明らかにした。
現在、ゲノムの不安定性がBomb1内の遺伝子発現にどのように影響し、B前駆細胞型リ
氏 名
Kaszynski, Richard Hideki
論文題目
ンパ腫の発癌機構に関与しているのかを詳しく検討している。


（論文審査の結果の要旨）
マイクロサテライト不安定性（Microsatellite Instability; MSI）は大腸癌の予後判定等に利用されてい
るが、造血器腫瘍におけるMSIの分布を対象とする研究はほとんど行われていない。
申請者は、 6ヵ月齢までに前駆B細胞型リンパ腫を約90％の高率で自然発症する近交系SL/Khマウ
スのリンパ腫ゲノムにおける MSI の分布について検討した。 このマウスはリンパ腫発症に先駆け
て、骨髄内でB前駆細胞が増生する。申請者はこれまでに、B前駆細胞の増生を来す責任遺伝子座を
第3番染色体に同定し、そのローカスをBomb1と名付けた。
本研究では、 第３－第６番染色体に散在する150個のマイクロサテライト ・ マーカーを用いて、 SL/Kh
マウスのリンパ腫ゲノムにおけるMSIのスクリーニングを試みた。 16個体のリンパ腫DNAを用いた
解析により、今回調べた150 のローカス中34 ローカス（22.6％）で MSI を認めた。また、第3 番染色体に
おけるMSIの出現頻度（21.3％）は他の常染色体に比し有意に高かった(P = 0.031)。さらに、申請者は空間
統計学の手法である一次元Ripley’s K関数を応用したMSIのクラスター解析法を開発し、MSIが有意に高
い頻度（P < 0.0１）で観察された18-20cMの領域と、Bomb1がほぼ一致することを明らかにした。
以上の研究は、造血器腫瘍の分子遺伝学に寄与するところが多い。

したがって、本論文は博士（医学）の学位論文として価値あるものと認められる。

なお、本学位授与申請者は、平成 22 年 2 月 9 日実施の論文内容とそれに関連した試問を受け、合格と
認められたものである。