Identification of the gene responsible for pulmonary fibrosis, and exploration about the association between cell death and fibrosis through the disease-derived iPS cell-differentiated lung cells
| Project/Area Number |
20H03687
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
|---|
Principal Investigator |
瀬戸口 靖弘 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 特任教授 (90206649)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 泰成 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30396999)
後藤 慎平 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (50747219)
岡本 師 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座准教授 (60724200)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
|
|---|
| Keywords | 肺線維化 / サーファクタント蛋白遺伝子 / エクソーム解析 / 細胞老化 / 細胞死 / 遺伝子 / iPS細胞 / 家族性間質性肺炎 / サーファクタント / テロメア / エクソーム / iPS / 線維性間質性肺炎 / 小胞体ストレス / 網羅的エクソーム解析 / サーファクタント関連遺伝子 / ネクロトーシス / RNA sequence / 線維性間質生肺炎 / 遺伝子変異 / apoptosis / necroptosis |
|---|
| Outline of Research at the Start |
Surfactant関連遺伝子において肺胞上皮細胞死はapoptosisだけでなく新たな細胞死necroptosisが関与することを証明した。肺線維化責任遺伝子変異においてERストレスを介するapoptosisとnecroptosisの分岐はどのような機序で起こっているのか各遺伝子変異を有する症例から作成したiPS細胞を分化させた肺線維症特異的肺構成細胞を用いsingle cell transcriptome等で解析し治療法開発までの応用を考慮した研究である。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
進行性肺線維化の機序を明らかにするため家族性肺線維症を含む家族性間質性肺炎（FIP）を中心に責任遺伝子の同定、その責任遺伝子変異に関連する肺線維化の進展機序について研究を進めてきた。中でもII型肺胞上皮細胞を中心にFIPの責任遺伝子の同定を継続実施してきた。現在までにサーファクタント(sft)関連遺伝子群(SFTPA1/A2、SFTPC、ABC-A3)、テロメア関連遺伝子群(TERC、TERT、RTEL1、PARN、DKC1)の2つの群に絞られることを全ゲノムExome解析にて明らかにした。成人FIPでSft関連遺伝子群においては、II型肺胞上皮細胞に小胞体(ER)ストレス(ERS)をもたらすことは共通の現象であった。しかし、変異によってERSの程度が異なることを見出した。Sft関連遺伝子群にあってSFTPA1変異では、ERS以後 細胞死(necroptosis)がホモ接合体において出現し肺線維化にいたることをあきらかにしてきた。一方、ヘテロ接合体変異を有する両親、子供では肺線維化は出現していないためヘテロ接合体保有者の全exome解析も実施しホモ、比較を行ったが既知の線維化関連遺伝子変異は特定されなかった。ホモ、ヘテロ接合者のiPS細胞から肺オルガノイド作製は終了しておらず、transcriptome比較解析に至っておらず22年度へ継続する。このため肺組織病理検体からの検討を加え、sft関連遺伝子群のSFTPA1/SFTPA2、SFTPCいずれの変異を有する症例においてもfibroblastic fociの再生上皮細胞のみに細胞老化現象を認め、これはテロメア関連遺伝子群の変異を有する症例と同様の傾向をとっていることを見出した。このうちの一部に細胞死に関わるRIP3K発現も認めた。これらの現象が、線維化促進に関連し、治療法開発につながる可能性を有していると考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度以上の新型コロナ感染拡大に伴う第4から6波の異常な感染者数と重症者数に増加に伴い、2020年度以上の大学附属解析研究室等の使用制限も遭遇し、iPSから肺オルガノイド作成、それに引き続くtranscriptome解析など当初予定していた計画が遅延している部分が出ている。iPSは作成してあるため本年度は2021年度の遅延している部分をおこなう。サーファクタント関連遺伝子特にSFTPA1, SFTPA2、SFTPC各遺伝子変異によるERストレスの定量性評価システム構築を行った。2021年度までの研究の一部の成果を国際医学雑誌へ投稿準備中となっている。
サーファクタント関連遺伝子やテロメア関連遺伝子変異以外で特発性肺線維症と類似する進行性肺線維化を有する慢性過敏性肺炎についても細胞老化、細胞死が線維化促進に対する普遍的な現象である可能性もあるため評価を行なっている。一部は、国際医学雑誌へ2021年度on line版,2022年度2月に誌上報告を行いpress releaseも行った。
|
| Strategy for Future Research Activity |
以下の4点について研究予定である。
1．SFTPA1遺伝子のホモ接合変異、ヘテロ接合変異iPS細胞、ゲノム編集により修復したiPS細胞からの肺オルガノイド作成、肺胞II型上皮細胞、間葉系細胞の誘導を2021年度実施予定であったが肺オルガノイド作成以降が遅れているため2022年度で実施する。系が安定し次第、single cell RNA sequenceを行い発現遺伝子の動態の比較評価の予定である。SFTPA1以外にSFTPC変異についても同様の解析を並行させる。また、SFTPA1については、解析結果を基に所有しているSFTPA1変異遺伝子knock-inマウスのデータと比較し、線維化の起点を探る予定である。2．021年度で発見した、肺線維化中心の再生上皮細胞の細胞老化現象と一部necroptosis関連のRIP3Kの発現について免疫組織学的検討からTranscriptome解析へ進めERストレス、細胞老化、necroptosisに関連する分子の発現評価を行い線維化促進と細胞老化、細胞死との関連性を明らかにする。3ERストレスの定量化システムを拡大させ複数のサーファクタント関連遺伝子の変異のデータと臨床データとの対比を行う 4. 新たな家族性間質性肺炎の全エクソームsequence解析は、本年度も継続しする。新規の遺伝子変異であればiPS細胞作成への準備もおこなう。
|
Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
