治療抵抗性に伴って生じる分化形質異常がん細胞の標的化とがん治療抵抗性の克服を目指し、昨年度までに低分化型悪性黒色腫におけるエピゲノム脆弱性として『ヒストン脱メチル化酵素 LSD1 依存性』を見出してきた。本年度は、（i）統合的エピゲノム解析による LSD1 依存性の実態解明を基軸に、（ii）LSD1 の脱メチル化酵素活性「非」依存的機能に対する創薬的アプローチを検討することにより将来的な創薬開発研究への展開を見据えつつ、発現型バーコード技術を導入することで（iii）がん細胞表現型と治療抵抗性ダイナミクスの包括的理解に向けた研究を実施した。
（i）について、分化度の異なる悪性黒色腫細胞株を用いた RNA-seq および LSD1 や H3K4me1/2/3 に対するChIP-seqにより、低分化型悪性黒色腫におけるLSD1依存性が特定の遺伝子座におけるH3K4me1と H3K4me3 の binomial ピークパターンに特徴づけられることを明らかにした（第 80 回日本癌学会学術総会にて口頭発表、Kato S et al, Nat. Med., in reivision）。一方（ii）については、Domain-focused CRISPRscreening により、現在 LSD1 阻害剤開発の中心である酵素活性ドメインではなく、新規機能的『ドメイン X』が LSD1 依存性の制御に必須であることも明らかにした。したがって、LSD1 酵素活性ではなく、『ドメイン X』を介した LSD1 複合体形成もしくはクロマチンへの結合パターンの違いによって、LSD1依存性が発生しうることが示唆される。そこで、質量分析法を駆使することで、低分化型悪性黒色腫における『ドメイン X』依存的な LSD1 複合体を同定し、『転写因子 Y』との相互作用が LSD1 依存性の鍵となる可能性を見出した。（iii）では、細胞系譜追跡と細胞増殖追跡を同時に実現する発現型バーコード技術「Watermelon」を実装することによって、悪性黒色腫の BRAF 阻害剤に対する治療抵抗性ダイナミクスの一端をとらえることに成功しただけでなく、LSD1 阻害剤 Z によって低分化形質を示す治療抵抗性細胞の出現が１ヶ月以上に渡ってほぼ完全に抑制されることを明らかにした。
以上のことから、低分化型悪性黒色腫における LSD1 複合体および『ドメイン X』が治療抵抗性の克服に資する創薬標的として有望であると考えられた。