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Elucidation of abnormal calcium signal response in keloid-derived fibroblasts to stretch stimuli

Research Project

Project/Area Number 19K10009
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56070:Plastic and reconstructive surgery-related
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

MINEDA Kazuhide  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 助教 (70747815)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsケロイド / 線維芽細胞 / カルシウムイオン濃度 / カルシウムシグナル応答 / ケロイド由来線維芽細胞 / 細胞内カルシウムイオン濃度 / 病的カルシウムシグナル応答 / 伸展刺激 / 異常応答 / カルシウムイオン / 病的応答 / カルシウムシグナル
Outline of Research at the Start

ケロイドは、痛みやかゆみを伴うことが多く、患者のQOLを著しく低下させる。成因のひとつとして、病変部での力学的刺激による真皮線維芽細胞の病的活発化が知られており、コラーゲンの異常産生や血管内皮細胞の異常増殖などが組織学的に認められる。我々は、個細胞あたりをミリ秒オーダーで観察可能にした細胞伸展マイクロデバイスを用いて、ケロイド由来線維芽細胞の中に、病的なカルシウムシグナル応答を示す細胞集団が存在することを発見した。この集団における細胞内カルシウムイオン濃度の病的上昇の原因が、小胞体におけるカルシウムイオン濃度の調節機能の異常であると仮定し、様々な角度からアプローチしてメカニズムの解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Using our original cell stretching device, we observed intracellular Ca2+ levels in keloid-derived fibroblasts(K-FBs) and normal skin-derived fibroblasts(N-FBs) in real time while repeatedly applying stretch stimuli, and found a specific subpopulation (approximately 10%) in K-FBs with pathologically elevated intracellular Ca2+ levels. Ca oscillations were also frequently observed.
Single Cell RNA-seq analysis revealed that the number of cells expressing TRPV2(Ca2+ channel) was significantly higher in K-FBs(11.5% vs. 2.3%) than in N-FBs (approximately 10%). In addition, all Keloid-TRPV2(+) were α-SMA(+), suggesting that the keloid-specific subpopulation was TRPV2(+) myofibroblasts.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ケロイドは、縫合創、外傷や熱傷による創傷、ニキビなどの軽微な傷から発症する。赤く盛り上がり、病変部を超えて拡大し、痛みやかゆみを伴い、整容的に悩まれることも多い。
様々な治療法が存在するが、第1選択は未だステロイド剤であり、長期投与すると表皮の菲薄化や皮下脂肪の萎縮などの副作用を生じる。本研究課題で解明したケロイド特異的亜集団と想定されたTRPV2(+)の筋線維芽細胞に対するTRPV2の抑制剤が、ステロイド剤に代わる治療薬に成り得るか検証を進めている。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2022 2021 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Cyclical stretching induces excess intracellular Ca2+ influx in human keloid-derived fibroblasts in vitro2022

    • Author(s)
      Kazuhide Mineda, Katsuya Sato, Tasuku Nakahara, Kazuyuki Minami, Yutaro Yamashita, Soshi Ishida, Yoshiro Abe, Ichiro Hashimoto
    • Journal Title

      Plastic and Reconstructive Surgery

      Volume: -

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 繰り返しストレッチ刺激を受けたケロイド皮膚由来線維芽細胞におけるシングルセル遺伝子発現解析2022

    • Author(s)
      千石遼太, 峯田一秀, 橋本一郎, 佐藤克也
    • Organizer
      日本機械学会 第32回バイオフロンティア講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ストレッチ刺激を受けるケロイド皮膚由来線維芽細胞における発現亢進遺伝子の探索2022

    • Author(s)
      深見 翔太, 峯田一秀, 橋本一郎, 佐藤克也
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国支部 第52回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ケロイド由来線維芽細胞における細胞内Ca2+の病的応答とTRPV2発現の関連性の検討2021

    • Author(s)
      峯田一秀, 千石遼太, 佐藤克也, 山下雄太郎, 石田創士, 安倍吉郎, 橋本一郎
    • Organizer
      第30回 日本形成外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] TAK-1 阻害剤によるケロイド線維芽細胞の遊走能と異常遺伝子発現を抑制する可能性の検討2021

    • Author(s)
      三宅 嶺, 峯田 一秀, 津田 達也, 橋本 一郎, 佐藤 克也
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国支部 第59期総会・講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ケロイド由来線維芽細胞における繰り返しストレッチ刺激に起因した病的カルシウムシグナル応答の検討2019

    • Author(s)
      峯田一秀 佐藤克也 今川尊捻 山下雄太郎 石田創士 安倍吉郎 橋本一郎
    • Organizer
      第28回日本形成外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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