Elucidation of crosstalk between epidermal lipid abnormality/barrier defects and inflammation in ichthyosis for innovation of novel treatments

• Project/Area Number: 21H02941
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53050:Dermatology-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 秋山 真志 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (60222551)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 室 慶直 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (80270990) ; 武市 拓也 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (30754931) ; 棚橋 華奈 名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (70823467) ; 滝 奉樹 名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (00846727)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 遺伝子 / 脂質 / 皮膚バリア / 魚鱗癬 / 炎症 / 角化 / 表皮

Outline of Research at the Start

本研究では、常染色体劣性先天性魚鱗癬(ARCI)の病態における、表皮の脂質異常・バリア障害と炎症との相互作用を解明し、その相互作用の抑制による新規治療法の開発を目指す。
具体的には、研究代表者らが集積してきたARCI患者の網羅的病因解明、ARCIの表皮脂質異常・バリア障害の解析、ARCI患者・モデルマウスの皮膚・血液での遺伝子・蛋白発現のプロファイリングを行う。それらのデータから、表皮脂質異常・バリア障害と炎症との相互作用機序とその抑制法を解明し、ドラッグ・リポジショニング等によるARCIの新規治療法を提案する。
バリア障害に起因するアレルギー性疾患の予防、治療への本成果の波及が期待される。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、「（１）常染色体劣性先天性魚鱗癬(ARCI)患者の網羅的病因解明とデータバンク、バイオバンク作成プロジェクト」、「（２）ARCIの表皮脂質異常・バリア障害の解析プロジェクト」、「（３）ARCI患者・モデルマウスの皮膚・血液での遺伝子・蛋白発現プロファイリングプロジェクト」「（４）ARCIでの表皮脂質異常・バリア障害と炎症の相互作用の解明プロジェクト」、「（５）ARCIの新規治療法の提案プロジェクト」の５つのプロジェクトを施行する。本年度は、前年度から引き続き、上記（１）―（３）を併行して進め、(４)にも一部着手した。具体的な本年度の研究実績は以下である。
１）ARCI患者の網羅的病因解明とデータバンク、バイオバンク作成プロジェクト：全国的なARCI患者の集積と脂質関連病因遺伝子の同定を行い、多数のARCI患者臨床情報と病因の遺伝情報（主に脂質関連遺伝子の病因遺伝子変異）を患者レジストリへ登録、データバンクの作成を行った。患者のDNA、RNA、皮膚組織等の生体試料のバイオバンクの作成を開始した。
２）ARCIの表皮脂質異常・バリア障害の解析プロジェクト：ARCI患者から角層を採取し、脂質分析を施行し、患者の皮膚バリア障害も評価した。また、ARCI患者の病因遺伝子変異をノックインした疾患モデルマウスでも、脂質分析と皮膚バリア障害の評価を行った。
３）ARCI患者・モデルマウスの皮膚・血液での遺伝子・蛋白発現プロファイリングプロジェクト：ARCI患者とモデルマウスの皮膚、血液検体を用いて、網羅的にｍRNA発現、タンパク発現を解析し、発現プロファイリングを行った。
４）ARCIでの表皮脂質異常・バリア障害と炎症の相互作用の解明プロジェクト
上記、ARCI患者とモデルマウスにおいて、脂質異常、バリア障害と炎症との相互作用を、蛋白・遺伝子発現プロファイル等から解明した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の計画立案当初の予想に反し、新たな知見により、常染色体劣性先天性魚鱗癬(ARCI)患者の病因遺伝子変異をノックインしたARCIモデルマウスの皮膚での遺伝子発現プロファイリングを正確に行うためには、皮膚サンプリングのタイミング（胎児期、または、日齢）、採取部位の詳しい検討が必要であることが判明した。本研究の遂行上、ノックインARCIモデルマウスの皮膚での正確な遺伝子発現プロファイリングが不可欠なため、皮膚遺伝子発現プロファイリングに最適なARCIモデルマウスの皮膚サンプリングのタイミング、採取部位を決定するためのパイロットスタディを、当初の計画に追加して実施する必要が生じた。そのため、それらの追加実験を施行したため、研究の進捗状況に若干の遅れを生じた。

Strategy for Future Research Activity

本研究では、下記の５つのプロジェクトを、順次、施行する計画である。前年度までは、(1)-(3)のプロジェクトを併行して進めつつ、(4)のプロジェクトも遂行した。今後は、(1)-(4)のプロジェクトを併行して進めつつ、(5)のプロジェクトも遂行する。各プロジェクトについての今後の研究の具体的な推進方策は以下である。
１）ARCI患者の網羅的病因解明とデータバンク、バイオバンク作成プロジェクト：全国的なARCI患者の集積と脂質関連病因遺伝子の同定を行い、多数のARCI患者臨床情報と病因の遺伝情報（主に脂質関連遺伝子の病因遺伝子変異）を患者レジストリへ登録、データバンクを作る。患者のDNA、RNA、皮膚組織等の生体試料のバイオバンクの作成を進める。
２）ARCIの表皮脂質異常・バリア障害の解析プロジェクト：ARCI患者から角層を採取し、脂質分析を施行するし、患者の皮膚バリア障害も評価する。また、ARCI患者の病因遺伝子変異をノックインした疾患モデルマウスでも、脂質分析と皮膚バリア障害の評価を行う。
３）ARCI患者・モデルマウスの皮膚・血液での遺伝子・蛋白発現プロファイリングプロジェクト：ARCI患者とモデルマウスの皮膚、血液検体を用いて、網羅的にｍRNA発現、タンパク発現を解析し、発現プロファイリングを行う。
４）ARCIでの表皮脂質異常・バリア障害と炎症の相互作用の解明プロジェクト：上記、ARCI患者とモデルマウスにおいて、脂質異常、バリア障害と炎症との相互作用を、蛋白・遺伝子発現プロファイル等から解明する。
５）ARCIの新規治療法の提案プロジェクト：本研究で得られたARCIでの炎症の果たす役割、その機序のデータから、効果の期待される薬剤について、モデルマウスの治療実験を行い、新規治療法を提案する。

Research Products

• [Journal Article] Cross-sectional nationwide epidemiologic survey on quality of life and treatment efficacy in Japanese patients with congenital ichthyoses. (2024)
  • Author(s): Suzuki Y, Tanahashi K, Terashima-Murase C, Takeichi T, Kobayashi Y, Kinoshita F, Akiyama M.
  • Journal Title: J Dermatol Sci Volume: 113 Issue: 1 Pages: 2-9
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2023.11.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel homozygous missense mutation c.1654G>T in the ALOX12B gene causing congenital ichthyosiform erythroderma. (2023)
  • Author(s): Mae K, Kawakami Y, Kajita A, Takeichi T, Noda T, Hirai Y, Akiyama M, Morizane S.
  • Journal Title: J Dermatol Volume: 50 Issue: 1
  • DOI: 10.1111/1346-8138.16601
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ichthyosis. (2023)
  • Author(s): Gutierrez-Cerrajero C, Sprecher E, Paller A, Akiyama M, Mazereeuw-Hautier J, Hernandez-Martin A, Gonzalez-Sarmiento R.
  • Journal Title: Nat Rev Dis Primers Volume: 9 Issue: 1 Pages: 3-3
  • DOI: 10.1038/s41572-023-00419-4
  • NAID: 40015437001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ichthyotic skin lesions of Conradi－Hunermann－Happle syndrome successfully treated with dupilumab. (2023)
  • Author(s): Fukaura R, Takeichi T, Ebata A, Murase C, Muro Y, Akiyama M.
  • Journal Title: J Eur Acad Dermatol Venereol Volume: 37 Issue: 6
  • DOI: 10.1111/jdv.18894
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] KLK11 ichthyosis: large truncal hyperkeratotic pigmented plaques underscore a distinct autosomal dominant disorder of cornification. (2023)
  • Author(s): Takeichi T, Ito Y, Lee JYW, Murase C, Okuno Y, Muro Y, McGrath JA, Akiyama M.
  • Journal Title: Br J Dermatol Volume: 189 Issue: 1 Pages: 134-136
  • DOI: 10.1093/bjd/ljad082
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Patients with keratinization disorders due to ABCA12 variants showing pityriasis rubra pilaris phenotypes. (2023)
  • Author(s): Takeichi T, Hamada T, Yamamoto M, Ito Y, Kawaguchi A, Kobashi H, Yoshikawa T, Koga H, Ishii N, Nakama T, Muro Y, Ogi T, Akiyama M.
  • Journal Title: J Dermatol. Volume: 51 Issue: 1 Pages: 101-105
  • DOI: 10.1111/1346-8138.16967
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Case of harlequin ichthyosis in preterm infant with a compound heterozygous ABCA12 missense mutation. (2022)
  • Author(s): Miyazaki M, Ohkawa N, Miyabayashi K, Shoji H, Takeichi T, Kantake M, Akiyama M, Shimizu T
  • Journal Title: J Dermatol Volume: 49 Issue: 4 Pages: 137-139
  • DOI: 10.1111/1346-8138.16277
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Case of ichthyosis with confetti caused by KRT10 mutation, complicated with multiple malignant melanomas. (2022)
  • Author(s): Ito Yasutoshi、Takeichi Takuya、Nakagawa Koichi、Tanahashi Kana、Muro Yoshinao、Ogi Tomoo、Akiyama Masashi
  • Journal Title: The Journal of Dermatology Volume: 49 Issue: 7
  • DOI: 10.1111/1346-8138.16348
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deep Phenotyping of Superficial Epidermolytic Ichthyosis due to a Recurrent Mutation in KRT2 (2022)
  • Author(s): Suzuki Yuika、Takeichi Takuya、Tanahashi Kana、Muro Yoshinao、Suga Yasushi、Ogi Tomoo、Akiyama Masashi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Issue: 14 Pages: 7791-7791
  • DOI: 10.3390/ijms23147791
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ceramide profiling of stratum corneum in Sjogren-Larsson syndrome (2022)
  • Author(s): Arai Ayami, Takeichi Takuya, Wakamoto Hiroyuki, Sassa Takayuki, Ito Yasutoshi, Murase Yuya, Ogi Tomoo, Akiyama Masashi, Kihara Akio
  • Journal Title: Journal of Dermatological Science Volume: 107 Issue: 3 Pages: 114-122
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2022.08.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ceramide Analysis in Combination With Genetic Testing May Provide a Precise Diagnosis for Self-Healing Collodion Babies (2022)
  • Author(s): Takeichi Takuya, Ohno Yusuke, Tanahashi Kana, Ito Yasutoshi, Shiraishi Ken, Utsunomiya Ryo, Yoshida Satoshi, Ikeda Kenta, Nomura Hayato, Morizane Shin, Sayama Koji, Ogi Tomoo, Muro Yoshinao, Kihara Akio, Akiyama Masashi
  • Journal Title: Journal of Lipid Research Volume: 63 Issue: 12 Pages: 100308-100308
  • DOI: 10.1016/j.jlr.2022.100308
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Acylceramide is a key player in skin barrier function: insight into the molecular mechanisms of skin barrier formation and ichthyosis pathogenesis. (2021)
  • Author(s): Akiyama M.
  • Journal Title: FEBS J Volume: 288 Issue: 7 Pages: 2119-2130
  • DOI: 10.1111/febs.15497
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MEDNIK-like syndrome due to compound heterozygous mutations in AP1B1. (2021)
  • Author(s): Ito Y, Takeichi T, Igari S, Mori T, Ono A, Suyama K, Takeuchi S, Muro Y, Ogi T, Hosoya M, Yamamoto T, Akiyama M.
  • Journal Title: J Eur Acad Dermatol Venereol Volume: 35 Issue: 5
  • DOI: 10.1111/jdv.17098
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Successful dupilumab treatment for ichthyotic and atopic features of Netherton syndrome. (2021)
  • Author(s): Murase C, Takeichi T, Taki T, Yoshikawa T, Suzuki A, Ogi T, Suga Y, Akiyama M.
  • Journal Title: J Dermatol Sci Volume: 102 Issue: 2 Pages: 126-129
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2021.03.003
  • NAID: 120007175359
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hereditary Mucoepithelial Dysplasia and Autosomal-Dominant IFAP Syndrome Is a Clinical Spectrum Due to SREBF1 Variants (2020)
  • Author(s): Murase Chiaki、Takeichi Takuya、Nomura Toshifumi、Ogi Tomoo、Akiyama Masashi
  • Journal Title: Journal of Investigative Dermatology Volume: in press Issue: 6 Pages: 1596-1598
  • DOI: 10.1016/j.jid.2020.09.035
  • NAID: 120007175360
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Complicated genetic background of palmoplantar keratoderma in Japanese: A heterozygous SERPINB7 variant is a possible modifying factor for clinical features (2023)
  • Author(s): Masashi Akiyama
  • Organizer: International Pachyonychia Congenita Consortium Symposium in Tokyo
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 遺伝子検査が開く、遺伝性皮膚疾患の新時代 (2023)
  • Author(s): 秋山真志
  • Organizer: 第３９回日本臨床皮膚科医会総会・学術大会
  • Invited
• [Presentation] Acylceramide in skin barrier and ichthyosis (2021)
  • Author(s): Masashi Akiyama
  • Organizer: The 47th Annual Meeting of the Taiwanese Dermatological Association
  • Invited
• [Remarks] 名古屋大学大学院医学系研究科皮膚科学分野のホームページ
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/derma/